Hallo,
im E-Technik-Studium bin ich auf folgende Frage gestoßen: Berechnen Sie das Volumen eines Wassertropfens (Durchmesser vorgegeben), der bei 10^-5 mbar verdampft.
Da ich nie Thermodynamik oder ähnliche Vorlesungen gehört habe, stehe ich ein wenig auf dem Schlauch.
Ich weiß nicht, mit welchem Gesetz ich am besten anfange - möchte natürlich keine Musterlösung, sondern selber auf die Lösung kommen.
Wer kann mir ein entsprechendes Gesetz an den Kopf werfen? 
Danke im Voraus
Hallo,
Vorsicht, hier kommt das Gesetz:
p * V = n * R * T
geflogen!
Nach V aufgelöst: V = (n * R * T)/p
Angenommen der Wassertropfen hat ein Gewicht von 0,036 Gramm, dann entspricht das zufällig einer Molzahl von n = 0,002 mol.
Der Druck beträgt 10ˆ- 8 bar, R = 0,08314 (l * bar)/(mol * K) - falls man gasförmiges Wasser als ideales Gas annimmt - und die Temperatur wird mit 20 °C = 293 K ( = T) angenommen.
Jetzt kannst du das ganz schön große Volumen ausrechnen.
Bitte im Nachhinein
watergolf
Hi,
Berechnen Sie das Volumen eines Wassertropfens (Durchmesser
vorgegeben), der bei 10^-5 mbar verdampft.
Die Frage verstehe ich nicht. Wenn der Durchmesser gegeben ist, ergibt sich doch das Volumen. Und bei einem „Druck“ von 10-5 mbar = 10-8 bar kocht das Wasser augenblicklich.
Da ich nie Thermodynamik oder ähnliche Vorlesungen gehört
habe, stehe ich ein wenig auf dem Schlauch.
Ich auch.
Und falls das Volumen der Dampfblase gemeint sein sollte - das hängt neben dem Druck auch von der Temperatur ab. Falls die Temperatur aber gegeben ist (was du uns dann verschwiegen hast), kann man ausrechnen das ein Tropfen von X µl Y m³ Dampf ergibt.
Gruß, Zoelomat
Hallo dockstar 4711,
wenn wir mal den Sättigungszustand annehmen, was durchaus zulässig ist, dann herrscht bei 10^-5 mbar eine Temperatur von ca. -101 °C. Das spezifische Volumen dieses Dampfes ist dann ca. 67.000 m³/g (in Worten siebenundsechzigtausend Kubikmeter pro Gramm Wasser). Das ist recht ordentlich.
Gruß
Pat
Ultrahochvakuum
Hallo,
laut Wikipedia wird ein „Druck“ von 10^-8 bar als Ultrahochvakuum bezeichnet. Das ist sehr schwierig herzustellen ( ein Wassertropfen stört da stark ).
Von daher passt Dein Titel nicht so ganz. Oder Jemand hat sich um einige Zehnerpotenzen vertan…
Freundliche Grüße
Thomas
Hallo Thomas,
das kann schon sein was du mit den „einigen Zehnerpotenzen“ vermutest.
„dockstar“ hat sich leider nicht mehr gemeldet.
So einer Ultrahochvakuumpumpe werden jedoch andere Pumpen vorgeschaltet, die den Großteil des einen Tropfens wegschaufeln.
Das Beispiel sollte wahrscheinlich zeigen, welch geringe Mengen (hier Wasser) welch riesige Volumina unter den extremen Vakuumbedingungen erzeugen können.
Bei diesen Pumpen können ja auch die Wände des Gerätes ausdampfen.
Grüße
watergolf
Das Beispiel sollte wahrscheinlich zeigen, welch geringe
Mengen (hier Wasser) welch riesige Volumina unter den extremen
Vakuumbedingungen erzeugen können.
Hallo watergolf,
da bin ich nicht so sicher. Der Titel „Wassertropfen unter Druck“ klingt erstmal überhaupt nicht nach Vakuum. Aber egal, dem Fragesteller ist nun wohl ein Licht aufgegangen, dass da irgendwas nicht stimmt 
Freundliche Grüße
Thomas
Hallo Thomas,
es gibt eine DIN Norm in der steht sinngemäß: „In der Vakuumtechnik wird immer der absolute Druck genommen“.
Von daher könnte der Titel: „Wassertropfen unter Druck“ kommen.
Vom Standpunkt des Wassertropfens aus betrachtet, könnte die Überschrift auch darauf hinweisen, daß sein Leben bei dieser Behandlung „unter Druck“ gerät.
Hoffentlich werden meine Zeilen nicht wegen ‚witzartiger Abweichung‘ gelöscht.
Viele Grüße
watergolf