Expansion von Gasen

Wissenschaft Physik
#1

Hallo,

zunächst: es geht hier nicht um eine Hausaufgabehilfe. Aus der Schule bin ich schon lange raus.

Die Fakten: Deodorant-Sprays (Aerosole) bestehen zu  75-85% aus explosiven Stoffen. Die explosiven Stoffe (ES) sind in 99% der Fälle Butan und Propan.

Die Frage: Welchen Rauminhalt nehmen die ES ein, wenn sie in eine 25°C Luftatmosphäre (Umgebungsluft) aus einer Sprayflasche mit 1 Liter Inhalt freigesetzt werden ?
Ich gehe davon aus, dass bei Freisetzung der ES diese expandieren, die Expansion temperaturabh. und druckabh. ist. Mir ist aber nicht bekannt, wie stark die Expansion ist.

Da ich weiß, dass hier auch gerne Formeln bzw. Ansätze gepostet werden, habe ich damit auch kein Problem. Aber ein Link o.ä (etwas schwarz auf weiß), würde ich doch eher bevorzugen…

Danke und Gruß,
Fred

#2

Hi,

(Thermodynamik) von Gasen ist bei mir auch schon eine Weile her, einmal gelernt, nie gebraucht, wieder vergessen. Ich versuchs trotzdem …

Die Fakten: Deodorant-Sprays (Aerosole) bestehen zu  75-85%
aus explosiven Stoffen. Die explosiven Stoffe (ES) sind in 99%
der Fälle Butan und Propan.

Okay …

Die Frage: Welchen Rauminhalt nehmen die ES ein, wenn sie in
eine 25°C Luftatmosphäre (Umgebungsluft) aus einer
Sprayflasche mit 1 Liter Inhalt freigesetzt werden ?

Ich meine, genau so viel wie zur Verfügung steht. Wenn der Raum nicht dicht abgeschlossen ist … das Gas wird sich über die Zeit mit der Umgebungsluft vermischen und am Ende überall auf diesem Planeten sein, wenn auch in sehr geringer Konzentration.

–> die Fragestellung macht so keinen Sinn.

Gruss Armin.

#3

Moin,

Die Fakten: Deodorant-Sprays (Aerosole) bestehen zu  75-85%
aus explosiven Stoffen. Die explosiven Stoffe (ES) sind in 99%
der Fälle Butan und Propan.

örgs! Weder Propan noch Butan sind explosiv!
https://de.wikipedia.org/wiki/Explosivstoff

Ich gehe davon aus, dass bei Freisetzung der ES diese
expandieren, die Expansion temperaturabh. und druckabh. ist.
Mir ist aber nicht bekannt, wie stark die Expansion ist.

Wenn weder die Temperaturen, noch der Druck bekannt sind, kann man keine Angaben machen.

Da ich weiß, dass hier auch gerne Formeln bzw. Ansätze
gepostet werden, habe ich damit auch kein Problem. Aber ein
Link o.ä (etwas schwarz auf weiß), würde ich doch eher
bevorzugen…

Für eine (grobe) Abschätzung kannst Du mit der allgemeinen Gasgleichung arbeiten.

p*V = n*R*T

p = Druck
V = Volumen
n = Molzahl
R = allgemeine Gaskonstante
T = absolute Temperatur in Kelvin

Bis auf V, was Du ja wissen möchtest, sollten alle Angaben bekannt sein.

Gandalf

#4

Hallo,

wenn das Gas aus der Sprayflasche raus ist, hat es den Umgebungsdruck von etwa 1 bar.
Entscheidend ist also der Druck in der Flasche vor der Expansion. Wenn in der Flasche z.B. 5 bar waren, dann dehnt sich das Gas auf das 5-fache Volumen aus.
Vorausgesetzt, die Temperatur ändert sich dabei nicht wesentlich.

Gruß
Olaf

#5

Hallo Fred,

Die Fakten: Deodorant-Sprays (Aerosole) bestehen zu  75-85%
aus explosiven Stoffen. Die explosiven Stoffe (ES) sind in 99%
der Fälle Butan und Propan.

Die Vorliebe für Butan ergibt sich daraus, dass es bei Raumtemperatur und 2-3 bar flüssig ist. So lange wie sich flüssiges Butan in der Spraydose befindet bleibt der Druck konstant. So lange wie sich noch ein Tropfen flüssiges Gas im Tank befindet, bleibt die Flamme konstant. Ist nur noch Gas im Tank, brennt die Flamme zwar noch eine weile, wird aber immer kleiner, weil dann auch der Druck fortlaufend ab nimmt.

Bei Gasfeuerzeugen mit durchsichtigem Tank kann man sehr gut beobachten.

Die Frage: Welchen Rauminhalt nehmen die ES ein, wenn sie in
eine 25°C Luftatmosphäre (Umgebungsluft) aus einer
Sprayflasche mit 1 Liter Inhalt freigesetzt werden ?

Das kann man nicht rechnen, so lange man nicht weiss wie viel flüssiges Butan da drin ist.

Ich gehe davon aus, dass bei Freisetzung der ES diese
expandieren, die Expansion temperaturabh. und druckabh. ist.
Mir ist aber nicht bekannt, wie stark die Expansion ist.

Im gasförmigen Zustand ist das eigentlich linear:
In eine Flasche mit 1l passen unter 10 bar 10l Gas. Bei 100bar passen da 100l rein.

Wenn da eben noch ein flüssiger Anteil mit drin ist, hängt es von der Dichte des Gases im flüssigen Zustand ab, ist also Materialabhängig!

MfG Peter(TOO)

#6

Hallo,

Die Fakten: Deodorant-Sprays (Aerosole) bestehen zu  75-85%
aus explosiven Stoffen. Die explosiven Stoffe (ES) sind in 99%
der Fälle Butan und Propan.

Gandalf hatte sich dazu weiter unten ja schon geäußert. Ich möchte das hier noch etwas ausführlicher:
Vermutlich kann eine Spraydose bei falscher Lagerung, z.B. bei zu hoher Temperatur, tatsächlich platzen und einem die Blechteile dann um die Ohren fliegen. Die Stoffe Butan und Propan sind gefahrstoffrechtlich jedoch nicht als explosionsgefährlich eingestuft sondern nach altem Recht als hochentzündlich (R12) und nach neuem Recht als extrem entzündbares Gas (H220). Mit Luft können beide Gase explosionsfähige Gemische bilden. Das Chemikalien- und Gefahrstoffrecht ist kompliziert. Die dort verwendeten Begriffe sind streng definiert und decken sich nicht immer mit der Alltagssprache.

Die Frage: Welchen Rauminhalt nehmen die ES ein, wenn sie in
eine 25°C Luftatmosphäre (Umgebungsluft) aus einer
Sprayflasche mit 1 Liter Inhalt freigesetzt werden ?
Ich gehe davon aus, dass bei Freisetzung der ES diese
expandieren, die Expansion temperaturabh. und druckabh. ist.
Mir ist aber nicht bekannt, wie stark die Expansion ist.

Gase füllen jedes zur Verfügung stehende Volumen komplett und mehr oder weniger gleichmäßig aus. Wenn du die Spraydose also in einem abgeschlossenen Raum von
4 Meter x 5 Meter x 3 Meter
leerst, beträgt das Volumen der ausgetretenen Treibgase anschließend 60 Kubikmeter. Das gilt, solange keine Verflüssigung eintritt, meiner Ansicht nach unabhängig von Druck und Temperatur. Der Gesamtdruck im Raum wird sich dadurch nur geringfügig erhöhen.
Wichtig in diesem Zusammenhang ist der Begriff „Partialdruck“.
Der Partialdruck einer Gaskomponente in einem Gasgemisch ist definiert als der Druck, den diese Gaskomponente ausüben würde, wenn sie das dem Gasgemisch zur Verfügung stehende Volumen allein ausfüllen würde. Der Gesamtdruck des Gasgemisches ergibt sich als Summe der Partialdrucke seiner einzelnen Gaskomponenten.

Freundliche Grüße

myrtillus

#7

Hallo 123fred,

Die Frage: Welchen Rauminhalt nehmen die ES ein, wenn sie in
eine 25°C Luftatmosphäre (Umgebungsluft) aus einer
Sprayflasche mit 1 Liter Inhalt freigesetzt werden ?

welche Volumina hast du nach den umfangreichen Hilfen für Propan und Butan errechnet?

Gruß

Tankred

#8

Hallo,

Wenn in der Flasche z.B. 5 bar waren, dann dehnt
sich das Gas auf das 5-fache Volumen aus.
Vorausgesetzt, die Temperatur ändert sich dabei nicht wesentlich.

Das ist leider Unsinn.
Dieses Verhalten kann man idealen Gasen zuschreiben.
http://de.wikipedia.org/wiki/Ideales_Gas
Viele reale Gase verhalten sich auch annähernd wie ideale Gase, z.B. Luft.

Nur die sogenanntes Flüssiggas,wie eben Propan und Butan, verhalten sich bei weitem nicht nicht wie ideale Gase.
http://de.wikipedia.org/wiki/Fl%C3%BCssiggas
Gruß Uwi

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