Dampfdruck im geschlossenem System

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Hallo liebe Forummitglieder,

jetzt hab ich schon in sämtlichen Foren gesucht, aber keine Antwort gefunden. Und zwar. Wie verhält sich der Dampfdruck in einem geschlossenem System. Zuerst habe ich 20°C kaltes Wasser und Luft in dem System. Das Wasser wird erhitzt, bis auf ca.105°C-110°C. Dieses dehnt sich in dem System aus und es entsteht ein „Überdruck“ (zu dem schon im kalten Zustand herrschenden Atmosphärendruck von 1bar). Wird der nun zugehörige Dampfdruck bei 105°C auf den „Überdruck“ addiert? Das heißt bei 105°C habe ich auf Grund der Wasserausdehnung einen Überdruck von ca. 0,5 bar und addiere ich den Dampfdruck, der bei 105°C ca. 1,1bar ist dazu??? Ihr könnt mir mit Sicherheit helfen!!!

#2

Hallo Mcrupt,
Die Drücke addieren sich nicht. Der Gesamtdruck des Systems hängt von der Temperatur des Wasserdampfes ab.
MfG Wolf

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#3

Hallo Mcrupt,
Die Drücke addieren sich nicht. Der Gesamtdruck des Systems
hängt von der Temperatur des Wasserdampfes ab.
MfG Wolf

Ich sehe das genauso - bei 105°C beträgt der Dampfdruck von Wasser ganz grob 1,1 bar und somit herrschen auch in der Versuchsanordnung insgesamt 1,1 bar.

Was mir etwas Kopfzerbrechen bereitet: Es heißt ja, dass der Gesamtdruck die Summe der Partialdrücke ist. Wenn im Bsp. bei 105°C gleich viele Wasser wie Luftmoleküle vorhanden wären, dann hätte ja der Wasserdampf nur einen Partialdruck von 0,55 bar. Aber was kann ich mir anschaulich unter dieser Zahl vorstellen? Ein messbarer Druck ist es ja wohl nicht, oder?

#4

Hallo Wolf,
Vielen Dank für Deine Antwort. Also stellt sich der Dampfdruck (der bei 105°C herrscht)im System ein,oder verstehe ich das falsch. Hast Du denn auch ein Beispiel? Ich muss mein Chef davon überzeugen, hab aber keine plausible Erklärung.
Und gleich noch eine Frage hinterher. Ich laß im Internet, wenn ich warmes Wasser in eine Flasche gebe, diese verschliesse, schüttel und dann wieder öffne, zischt es. Es stand weiterhin drin, das das durch addition vom Atmosphärendruck und Dampfdruck zustande kommt. Es muss ja ein Überdruck in der Flasche sein, sonst würd es ja nicht zischen…

Vielen Dank

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#5

Moin,

jetzt hab ich schon in sämtlichen Foren gesucht, aber keine
Antwort gefunden. Und zwar. Wie verhält sich der Dampfdruck in
einem geschlossenem System. Zuerst habe ich 20°C kaltes Wasser
und Luft in dem System. Das Wasser wird erhitzt, bis auf
ca.105°C-110°C. Dieses dehnt sich in dem System aus und es
entsteht ein „Überdruck“ (zu dem schon im kalten Zustand
herrschenden Atmosphärendruck von 1bar). Wird der nun
zugehörige Dampfdruck bei 105°C auf den „Überdruck“ addiert?

Kommt drauf an, was Du jetzt unter „Überdruck“ verstehst.

Grundsätzlich gilt - gegenteilig zu dem, was meine Vorredner
schrieben - daß sich die Partialdrücke einfach addieren.

Hast Du also bei 20°C etwa 1bar Dampfdruck trockener Luft und 23mbar
Dampfdruck des Wassers. Bei 105°C erhöht sich der Partialdampfdruck
des Wassers auf ca. 1,2bar, was sich dann mit den weiterhin vorhanden
Druck der Luft zu insgesamt ca. 2,2bar (Absolut-)druck erhöht. Der
Überdruck entspricht quasi dem Dampfdruck des Wassers.

Das heißt bei 105°C habe ich auf Grund der Wasserausdehnung

Wasserausdehenung? Wasser verdampft da normalerweise… Aber im
gewissen Sinne kann man diesen Phasenübergang auch als „Ausdehnung“
bezeichnen, so auch mit Bauchschmerzen.

einen Überdruck von ca. 0,5 bar und addiere ich den

Wo soll dieser Überdruck herkommen?

Dampfdruck, der bei 105°C ca. 1,1bar ist dazu???

Genau.

Du kannst die Druckänderung jeder Komponente getrennt berechnen und
die Teilergebnisse einfach addieren. Dies gilt zumindest solange wie
die Abweichungen vom idealen Gas nicht signifikant werden.

Gruß,
Ingo

#6

Hallo Michael,
auch Dir vielen Dank für die schnelle Antwort…richtig, Gesamtdruck = Summe der Partialdrücke. Aber wie ist es beim Beispiel der Wasserflasche. Warmes Wasser einfüllen, schliessen, schütteln und öffnen…Was passiert?? Es zischt…d.h doch,das sich zum Atmosphärendruck der Dampfdruck addiert, da es sonst doch nicht zischen würde…Oder verstehe ich was falsch.???

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#7

Hallo Ingo,
Danke für Deine Antwort, ich habe also eine Druckdifferenz von ca 1,2 bar zum Atmosphärendruck im System bei ca.105°C?
Nun bring ich ein Ventil ins Spiel, welches bei 0,7 bar Überdruck öffnet. Das heißt es öffnet bei ca. 80°C? round about…

Mfg

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#8

Hallo Mcrupt,
Du hast heute Deinen komplizierten Tag. Dann wollen wir mal: Du sprichst von 0,7 bar Überdruck = 1,7 bar, dazu gehören ca. 115° C Dampfdruck. Wenn dies durch ein Ventil gesteuert wird, bleibt diese Kondition stabil.
Wenn Du warmes Wasser in eine Flasche füllst und schüttelst, dann wärmt sich die Luft in der Flasche auf, dadurch entsteht ein leichter Überdruck, der beim Öffnen zischt.
Die Meinung meines Vorredners ist richtig. Die Drucke zweier Gase addieren sich. Wenn Du also in Deinem geschlossenen Behälter kein Wasser mehr hast, nur Dampf, dann hat er recht. Wenn Du aber noch Restwasser in dem Behälter hast dann müssen wir von der Sättigungskurve des Dampfdruckes ausgehen, da die Temperatur untrennbar zum Druck gehört. Es wird schwierig ein Gleichgewicht zu erzielen bei einer Temp. Von 105°C und einem Dampfdruck höher als 1209 mb. In dem Zustand des Gleichgewichtes verlässt genau soviel Gas das Wasser wie eintritt.
MfG, Wolf

MOD: Überflüssiges Zitat gelöscht

#9

Nur eine dumme Bemerkung :

Eigentlich gibt es Dampf-„druck“ nur im geschlossenen System oder?

Und wer mehr darüber wissen möchte, sollte sich ein Molliere-Diagramm besorgen.

mfgConrad

#10

Hallo,
Ich muss noch etwas hinzufügen, beim starken Schütteln einer Flasche entstehen starke Turbulenzen die zu lokalen Druck Veränderungen führen. Dadurch wird gelöstes gas freigesetzt und der Innendruck erhöhet sich. Beispiel eine geschüttelte Sektflasche. Wenn die Flasche nicht geöffnet wird geht das Gas in der Flüssigkeit wieder in Lösung.
MfG Wolf

MOD: Überflüssiges Zitat gelöscht

#11

Hallo,

gleich noch eine Frage hinterher. Ich las im Internet,
wenn ich warmes Wasser in eine Flasche gebe, diese
verschliesse, schüttel und dann wieder öffne, zischt es. Es
stand weiterhin drin, das das durch addition vom
Atmosphärendruck und Dampfdruck zustande kommt.

Die Flasche zischt aber auch, wenn gar kein Wasser drin ist,
und du sie von außen erwärmst.
Das Gas (Luft) wird sich entsprechend Gasgleichung bei Erwärmung
auch ausdehnen wollen.
Für niedrige Temp. sollte das wesentlich mehr sein als die
Partialdruckerhöhung des Wasserdampfes ausmacht.
Das Wasser hat in dem Fall nur den Effekt, daß es viel Wärmekap.
mitbringt und bei Schütteln die Luft sehr effektiv erwärmt wird.

Es muss ja ein
Überdruck in der Flasche sein, sonst würd es ja nicht
zischen…

Das wird wohl s sein :smile:

Gruß Uwi

#12

Ich sehe das genauso - bei 105°C beträgt der Dampfdruck von
Wasser ganz grob 1,1 bar und somit herrschen auch in der
Versuchsanordnung insgesamt 1,1 bar.

Was mir etwas Kopfzerbrechen bereitet: Es heißt ja, dass der
Gesamtdruck die Summe der Partialdrücke ist. Wenn im Bsp. bei
105°C gleich viele Wasser wie Luftmoleküle vorhanden wären,
dann hätte ja der Wasserdampf nur einen Partialdruck von 0,55
bar. Aber was kann ich mir anschaulich unter dieser Zahl
vorstellen? Ein messbarer Druck ist es ja wohl nicht, oder?

Ich glaube ich muss mich korrigieren - jedenfalls bin ich jetzt mittlerweile auch der Meinung, dass man bei den 105°C einen Gesamtdruck von ca 2,1 bar hat, weil die Drücke einfach addiert werden. Dadurch hat sich dann auch meine Frage zur Anschaulichkeit der Partialdrücke erledigt…

Irgendwo war noch die Frage, was bei einem Ventil passiert, das bei 0,7 bar Druckdifferenz zum Umgebungsdruck öffnet (Schnellkochtopf??).

Ich würde folgendes sagen: Bei 90°C (also Wasser, Wasserdampf und trockene Luft) beträgt der Partialdruck vom Wasserdampf ca 0,7 bar und der Partialdruck der restlichen trockenen Luft ganz grob 1,1 bar - man ist mit einem Gesamtdruck von 1,8 bar also schon über den 1,7 bar, bei denen das Ventil öffnet.

Es öffnet also schätzungsweise schon bei etwa 88°C.

Am Anfang treten dann Wasserdampf und trockene Luft aus, nach einiger Zeit ist jedoch keine trockene Luft mehr im Gefäß! Also nur noch Wasser und Wasserdampf.

Damit Wasser aber einen (Partial-) Druck von 1,7 bar entwickelt, benötigt man eine Temperatur von ca 115°C.

Das heißt zusammengefasst: Das Gefäß wird erhitzt, ab 88°C öffnet das Ventil und ab jetzt strömt immer Gas heraus. Die Konzentration der trockenen Luft wird nun immer geringer und somit steigt die Temperatur, bis sie 115°C erreicht hat. Es strömt weiterhin Gas aus (jetzt 100% Wasserdampf) aber die Temperatur kann nicht mehr steigen.

Zur Frage mit der geschüttelten Flasche:
Ich würde folgendes sagen: Befindet sich in einer Flasche nur Luft mit 60°C und gießt man dann noch 60°C Wasser hinzu und schließt schnell den Deckel, dann hat man sofort anschließend noch das 1 bar der trockenen Luft in der Flasche. Wartet man etwas, dann hat sich zwischen Wasser und Wasserdampf ein statischer Zustand eingestellt und der Partialdruck des Wasserdampfs beträgt ca 0,2 bar. Man hat also insgesamt ca 1,2 bar in der Flasche und sie würde beim Öffnen zischen.

Wiederholt man das Experiment mit (zunächst) 20°C warmer Luft und 60°C warmem Wasser, dann bekommt man wieder die 0,2 bar Überdruck vom Wasserdampf, hinzu kommt aber noch dass die trockene Luft nach kurzer Zeit ja auch etwa 60°C haben wird und daher ca 1,1 bar statt 1,0 bar Partialdruck haben wird. Der Gesamtdruck vor dem Öffnen wird also bei ca 1,3 bar liegen.

Ich hoffe, ich habe da jetzt keinen fundamentalen Denkfehler drinnen…

#13

Hallo Conrad,

falsch, der Dampfdruck ist eine Stoffeigenschaft, egal ob ein offenes oder geschlossenes System vorliegt.

Gruss
Tom

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