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Kategorie: > Wissenschaft
Warum Volumenzunahme bei Wasserdampf?
Flo
(Mailadresse bestätigt)

  19.06.2011

Hallo,
folgendes angenommen: Ich verdampfe 1 Liter Wasser bei 1013 hPa und 100C zu 1700 Litern Wasserdampf.

Wieso ist das so? Habe jetzt eine Stunde gegooglet und 100 Forenbeiträge gelesen, Wikipedia bemüht, aber ich habs einfach nit verstanden bzw. wurde diese Frage nur so erklärt, dass ich damit nicht viel anfangen kann.
Mich würden dabei vorallem interessieren:
a) der Rechenweg
b) was mir noch wichtiger ist: Was passiert dabei, dass das Volumen so groß wird. Rechnerisch lässt sich das ja wohl irgendwie begründen (das konnte ich bereits lesen), aber warum und wie das passiert...?

Danke schonmal im Voraus ;)
Grüße
Flo



Anzahl der unterhalb stehenden Antworten: 5
Flo
(Mailadresse bestätigt)

  20.06.2011
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von tröpfchen vom 20.06.2011!  Zum Bezugstext

Stichwort Dampfdruck ;-) bisschen was weiß ich auch :-D

PERFEKT! Alle Fragen beantwortet =) Und das so, dass ich es verstanden habe. Nochmals ein großes Dankeschön :)
Gast (tröpfchen)
(Gast - Daten unbestätigt)

  20.06.2011
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Flo vom 20.06.2011!  Zum Bezugstext

Hallo Flo,

nahezu alle Stoffe dehnen sich bei Temperaturerhöhung aus. Das hängt u.a. daran, dass sich die einzelnen Stoffteilchen mit steigender Temperatur schneller bewegen und dadurch die Bindungskräfte zwischen den einzelnen Teilchen schwächer werden. Folglich können die sich weiter voneinander entfernen, was sie naturgemäß ja auch wollen. Dabei steigt auch der Druck in dem erwärmten Stoff an.

Beim Verdampfen, in deinem Beispiel beim Übergang des Wassers von der flüssigen in die gasförmige Form, spielt der oben genannte Effekt des Druckanstiegs eine wesentliche Rolle. Auf alle Körper wirkt der (äußere) Luftdruck, also auch auf das Wasser. Wird nun Wasser von Zimmertemperatur bis auf 100 C erwärmt, so dehnt es sich aus, die Wassermoleküle werden immer schneller und der Druck im (flüssigen) Wasser steigt an. Bei 100 C ist der Druck in der Flüssigkeit genau so groß wie der Druck der Umgebungsluft. Wassermoleküle können jetzt den Verband des flüssigen Wassers verlassen und in die Dampfphase übergehen. Hier sind sie nicht mehr aneinander "gebunden", bewegen sie sich viel schneller und benötigen dafür mehr Platz. Wenn der vorhanden ist dehnen sich somit zuvor 18 g (= 0,018 l) flüssiges Wasser auf 22,4 l gasförmiges Wasser (= Wasserdampf) aus.

War das die gesuchte Antwort?
Gruß
Tröpfchen
Flo
(Mailadresse bestätigt)

  20.06.2011
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von tröpfchen vom 20.06.2011!  Zum Bezugstext

genial!! :-) super =) vielen Dank!

Wäre es jetzt zu kompliziert zu erklären was konkret beim Wasser bzw. beim Wasserdampf passiert?
Also, warum nimmt das Volumen bei Temperaturzunahme zu?
Ich habs mir versucht so herzuleiten, dass das mit den Bindungen zusammen hängt. Da diese im dampfförmigen Zustand einfach nicht mehr so starr sind. Oder liege ich da ganz falsch?
Gast (tröpfchen)
(Gast - Daten unbestätigt)

  20.06.2011

Hallo Flo,

wenn du Wasser (H2O) verdampfst, führst du die Flüssigkeit in ein Gas über. Nun nimmt 1 Mol eines Gases unter Idealbedingungen das Volumen von 22,4 Litern ein. Für dei Beispiel wären das:

1 Mol H2O = 18 g = 22,4 l
1 Liter H2O (flüssig) = 1.000 g = 1244 l H2O (Gas = Dampf)

Jetzt soll es Dampf bei 100 C sein. Bekanntermaßen nimmt das Volumen eines Gases bei 1 C Temperaturerhöhung um 1/273 zu. 100 C sind gegenüber dem Idealzustand (0 C) eine Temperaturerhöhung von 100 C, woraus sich für dein Beispiel eine Volumenzunahme von 100/273 des Ausgangsvolumens (1244 l) ergibt und dies sind 456 l.

Addierst du nun zum Ausgangsvolumen des Dampfes von 1244 l die berechnete Volumenzunahme von 456 l, so erhältst du die gewünschten 1.700 l Wasserdampf bei 100C.

Hoffe, du kommst klar damit und Gruß aus der Pfalz
Tröpfchen    
Lothar Gutjahr
erfinderleint-online.de
(gute Seele des Forums)

  19.06.2011

Wow Flo, du kannst fragen.

Aus dem hohlen Bauch heraus füge ich da zunächst erst mal an, dass ich Dampf gleich Vakuum setze.

Klingt zwar etwas befremdlich, hilft aber über diese zu überdenkende  Kluft hinweg und kann auch leicht mit diesem Versuch beobachtet werden:
Ein vom Dampf durchströmtes,Glasrohr (Beispiel 60cm )taucht nach unten in Wasser ein und liefert erst nach einer Weile Dampf an das Wasser wenn es auf mindestens 100 Grad erhitzt ist  ( findet statt, bevor überhaupt bis zum Ende mit Dampf befüllt, da zunächst der Dampf an die Rohrwand Energie abgibt und als Wasser kondensiert siehe auch Dampfheizung).
Man schliesse nun den Hahn der Zuleitung wenn der Dampf im Wasser ankommt und innerhalb Bruchteilen von Sekunden tut es einen Schlag. Die Wassersäule kommt angeschossen und  knallt gegen das Ventil.Erst bei größeren Höhen wird man einen barometrischen Effekt sehen, wenn die Wassersäule vor dem Hahn ein Vakuum zieht, dass man meinen könnte, dass das Vakuum nicht gut ist.
Daher die Vorstellung Dampf gleich Vakuum, grins.

Vielleicht haben wir Glück, dass Heiner Grimm vorbeischaut und versucht uns Laien den Vorgang notfalls quantenmechanisch etwas näherzubringen. Schau mer mal.

Noch schönen Sonntag

Lothar



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