Eigenschaften von Gas-Dampf-Gemischen

• Gas-Dampf-Gemisch:
  • Gasphase
    • homogenes Gas oder Gasgemisch
    • wird als ein ideales Gas behandelt
    • i.f. immer Luft
    • Größen mit Index L ("Luft")
  • Dampfphase
    • Komponente, die gasförmig oder flüssig (u.U. auch fest) sein kann
    • häufig mit geringem Partialdruck
    • → im gasförmigem Zustand als ideales Gas beschreibbar
    • i.f. immer Wasser (in allen Aggregatzuständen)
    • Größen mit Index W ("Wasser")
  • Gemisch wird hier ideal angenommen
  • gute Näherung für feuchte Luft bei nicht zu großen Drücken
• Dampfdruckkurve p_S(T):
  • Grenzkurve zwischen flüssiger und gasförmiger Phase
    
  • auch als Sättigungskurve bezeichnet
  • beschreibt maximalen Anteil von Dampf
    • Dampfanteil steigt
    • → Partialdruck p_W^* steigt
    • → Sättigungsdruck wird überschritten
    • → Wasser kondensiert
  • beschreibt Taupunkt
    • Temperatur sinkt
    • → zugehöriger Sättigungsdruck p_S wird kleiner
    • → Partialdruck überschreitet p_S
    • → Wasser kondensiert (Taupunkt)
    • → Nebelbildung
  • endet am Tripelpunkt
    • bei Wasser etwa bei 0 °C
    • darunter Eisbildung statt Nebelbildung
  • Dampfdruck-Tabelle für Wasserdampf
• Dampf-Sättigungszustände:
  • ungesättigter Zustand
    • p_W^* < p_S
  • gesättigter Zustand
    • p_W^* = p_S
    • Kondensat vorhanden
  • übersättigter Zustand
    • p_W^* > p_S
    • instabil
    • möglich bei Fehlen von Kondensationskeimen
• relative Feuchte φ
  • Verhältnis von Dampfdruck zu Sättigungsdruck
    • φ := p_W^* / p_S
  • meistens in Prozent angegeben
  • relativ gut messbar (Hygrometer)
• Feuchtegehalt x
  • Verhältnis von Wassermasse zu (trockener) Luftmasse
    • x := m_W/m_L
  • Bezug auf trockene Luft nützlich z.B. in der Klimatechnik
  • bestimmbar aus p, p_S(T) und φ mittels
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  • bei gesättigtem Zustand (φ = 1)
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• Dichte ρ feuchter Luft:
  • wegen Gasgleichung gilt
    
    • 
  • speziell für Komponente k eines Gemischs
    
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  • mit Partialdruck p_k^*. Damit
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  • feuchte Luft ist (spezifisch) leichter als trockene Luft
• Spezifisches Volumen:
  • normale Definition für das Luft-Wasser-Gemisch
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  • bezogen auf trockene Luft (analog zu x)
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  • Zusammenhang beider Größen
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• Aufgaben:
  • Aufgabe 3