Wie stark lässt sich Luft komprimieren

[Alexander Moshe, Feuerwehrsoldat]

Hallo

in Luftflaschen der Feuerwehr (Ja, es ist Pressluft und KEIN reiner
Sauerstoff) hat es üblicherweise 300 Bar Druck.

Was geschähe wenn man eines Tages auf 1'000 Bar oder 5'000 Bar Druck
käme?
Würden sich einzelne Gase der Luft verflüssigen? Oder die ganze Luft?

Oder ist das heute nur noch nicht möglich, weil das Material den Druck
nicht aushalten würde?

(Hölherer Druck = längere Einsatzzeit).

(Es gibt nboch Kreislaufgeräte, wo Sauerstoff und restliche Luft
getrennt sind, und stänig die selbe Luft mit neuem Sauerstoff geatmet
wird. Reicht so bis 4 Stunden).

Ich stelle mir vor, dass es eines Tages Atemschutzgeräte aus leichtem
Material (Flasche) geben wird, mit 1'000 Bar und einer Zeit von 100
Minuten (300 Bar reichen im Schnitt 30 min.).

Alex

[Roland Mösl]

Post by Alexander Moshe, Feuerwehrsoldat
in Luftflaschen der Feuerwehr (Ja, es ist Pressluft und KEIN reiner
Sauerstoff) hat es üblicherweise 300 Bar Druck.
Was geschähe wenn man eines Tages auf 1'000 Bar oder 5'000 Bar Druck
käme?

In den Theorien vom Wasserstoffzeitalter,
das ja wegen der Fortschritte in der Akkutechnik schon überholt ist

http://auto.pege.org/technik/wasserstoff.htm

Baut man Drucktanks mit 700 bar
http://auto.pege.org/technik/wasserstoff-tank.htm

[Carla Schneider]

Post by Alexander Moshe, Feuerwehrsoldat
Hallo
in Luftflaschen der Feuerwehr (Ja, es ist Pressluft und KEIN reiner
Sauerstoff) hat es üblicherweise 300 Bar Druck.
Was geschähe wenn man eines Tages auf 1'000 Bar oder 5'000 Bar Druck
käme?
Würden sich einzelne Gase der Luft verflüssigen? Oder die ganze Luft?

Nicht bei natuerlich auf der Erdoberflaeche vorkommenden Temperaturen,
das hilft aber trotzdem nichts.

Post by Alexander Moshe, Feuerwehrsoldat
Oder ist das heute nur noch nicht möglich, weil das Material den Druck
nicht aushalten würde?
(Hölherer Druck = längere Einsatzzeit).

Nein, mehr Luft = laengere Einsatzzeit. Anstatt mehr komprimieren
koennte man auch eine groessere Flasche nehmen...
Die in einem bestimmten volumen unterbringbare Luftmenge waechst am Anfang
linear mit dem Druck, aber irgendwann aendert sich etwas, schon weil
die Luftmolekuele ein Eigenvolumen haben.
Mehr Druck bedeutet ausserdem dass die Flasche staerker und damit schwerer sein muss.

Post by Alexander Moshe, Feuerwehrsoldat
(Es gibt nboch Kreislaufgeräte, wo Sauerstoff und restliche Luft
getrennt sind, und stänig die selbe Luft mit neuem Sauerstoff geatmet
wird. Reicht so bis 4 Stunden).

Das Problem ist nur dass man das CO2 aus der Luft entfernen muss,
z.B. mit Kalk, was wieder zusaetzlich wiegt.

Post by Alexander Moshe, Feuerwehrsoldat
Ich stelle mir vor, dass es eines Tages Atemschutzgeräte aus leichtem
Material (Flasche) geben wird, mit 1'000 Bar und einer Zeit von 100
Minuten (300 Bar reichen im Schnitt 30 min.).

Bei 300 Bar wiegt ein Liter schon ca. 360g, dass man mit 1000 Bar auf 1,2kg kommt
glaube ich nicht, das ist ja schon mehr als bei fluessiger Luft.

[Carla Schneider]

Post by Carla Schneider
Die in einem bestimmten volumen unterbringbare Luftmenge waechst am Anfang
linear mit dem Druck, aber irgendwann aendert sich etwas, schon weil
die Luftmolekuele ein Eigenvolumen haben.

Wo ungefähr ist dieses 'dann irgendwann'?
Bei welchem Druck beginnt hier eine wirklich
messbare oder sogar praktisch relevante
Diskrepanz zu sein zum linearen Anstieg?

Das konnte ich im Web nicht finden.

Benno
(der eigentlich vermutet hatte, dass dies angesichts unserer
Umgebungstemperaturen erst bei Drücken spürbar würde, die
_weit_ jenseits der Machbarkeit liegen.)

Entscheidend ist die Dichte. Bei fluessiger Luft haben die Molekuele direkten kontakt.
Da die Temperatur niedriger ist braucht ein Molekuel eher weniger Raum als bei 20°C.
Die Dichte von fluessiger Luft ist unter 0.9kg/l.
Luft auf der Erdoberflaeche hat eine Dichte von etwa 1.17g/l , d.h. wenn Luft ein ideales Gas waere,
waere die Dichte der Fluessigkeit schon bei 769 bar erreicht, d.h. man muesste schon bei Druecken
deutlich darunter etwas merken. Bei 380 bar wird die haelfte des Volumens schon von
den Molekuelen eingenommen, d.h. es steht nur noch die andere Haelfte fuer Kompression
zur Verfuegung.

[Ralf Kusmierz]

X-No-Archive: Yes

Post by Carla Schneider

Post by Carla Schneider
Die in einem bestimmten volumen unterbringbare Luftmenge waechst am Anfang
linear mit dem Druck, aber irgendwann aendert sich etwas, schon weil
die Luftmolekuele ein Eigenvolumen haben.

Wo ungefähr ist dieses 'dann irgendwann'?
Bei welchem Druck beginnt hier eine wirklich
messbare oder sogar praktisch relevante
Diskrepanz zu sein zum linearen Anstieg?

Das konnte ich im Web nicht finden.

Einfach bei NIST nachgucken: <http://webbook.nist.gov/chemistry/> -
die thermodynamischen Eigenschaften lassen sich sehr schön darstellen.
Beispiel N2 bei 300 K:

Druck| p*V
MPa |kPam^3/mol
------+----------
0,5 | 2,4922
1,0 | 2,4904
1,5 | 2,4888
2,0 | 2,4874
2,5 | 2,4865
3,0 | 2,4858
3,5 | 2,4854
4,0 | 2,4852
4,5 | 2,4854
5,0 | 2,4859
5,5 | 2,4867
6,0 | 2,4878
6,5 | 2,4892
7,0 | 2,4908
7,5 | 2,4929
8,0 | 2,4951
8,5 | 2,4977
9,0 | 2,5007
9,5 | 2,5038
10,0 | 2,5074

(Aus:
E.W. Lemmon, M.O. McLinden and D.G. Friend, "Thermophysical Properties
of Fluid Systems" in NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference
Database Number 69, Eds. P.J. Linstrom and W.G. Mallard, June 2005,
National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD, 20899
(http://webbook.nist.gov).)

(Der kritische Druck, oberhalb dessen keine Phasengrenze zwischen
Flüssigkeit und Gas mehr auftritt, liegt bei 3.395,8 kPa.)


Gruß aus Bremen
Ralf

[Carla Schneider]

Post by Ralf Kusmierz
X-No-Archive: Yes

Post by Carla Schneider

Post by Carla Schneider
Die in einem bestimmten volumen unterbringbare Luftmenge waechst am Anfang
linear mit dem Druck, aber irgendwann aendert sich etwas, schon weil
die Luftmolekuele ein Eigenvolumen haben.

Wo ungefähr ist dieses 'dann irgendwann'?
Bei welchem Druck beginnt hier eine wirklich
messbare oder sogar praktisch relevante
Diskrepanz zu sein zum linearen Anstieg?

Das konnte ich im Web nicht finden.

Einfach bei NIST nachgucken: <http://webbook.nist.gov/chemistry/> -
die thermodynamischen Eigenschaften lassen sich sehr schön darstellen.
Druck| p*V
MPa |kPam^3/mol
------+----------
0,5 | 2,4922
1,0 | 2,4904
1,5 | 2,4888
2,0 | 2,4874
2,5 | 2,4865
3,0 | 2,4858
3,5 | 2,4854
4,0 | 2,4852
4,5 | 2,4854
5,0 | 2,4859
5,5 | 2,4867
6,0 | 2,4878
6,5 | 2,4892
7,0 | 2,4908
7,5 | 2,4929
8,0 | 2,4951
8,5 | 2,4977
9,0 | 2,5007
9,5 | 2,5038
10,0 | 2,5074

Das sind 5 bis 100bar - da tut sich noch nicht so viel.

So geht es weiter:
Druck Dichte
(bar) (kg/m^3)
100.00 111.73
200.00 212.54
300.00 294.78
400.00 359.79
500.00 411.72
600.00 454.23
700.00 489.90
1000.0 570.89
2000.0 722.99
4000.0 874.99

Post by Ralf Kusmierz
E.W. Lemmon, M.O. McLinden and D.G. Friend, "Thermophysical Properties
of Fluid Systems" in NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference
Database Number 69, Eds. P.J. Linstrom and W.G. Mallard, June 2005,
National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD, 20899
(http://webbook.nist.gov).)
(Der kritische Druck, oberhalb dessen keine Phasengrenze zwischen
Flüssigkeit und Gas mehr auftritt, liegt bei 3.395,8 kPa.)

33.95 bar.

[Ralf Kusmierz]

X-No-Archive: Yes

Post by Carla Schneider
Das sind 5 bis 100bar - da tut sich noch nicht so viel.

Es war der Bereich gesucht, wo es *anfängt*, vom Idealgasverhalten
abzuweichen - das ist schon bei relativ kleinen Drucken der Fall.

Post by Carla Schneider
Druck Dichte
(bar) (kg/m^3)
100.00 111.73
200.00 212.54
2000.0 722.99
4000.0 874.99

Bei 40fachem Druck 8fache Dichte - schon ziemlich "steif", aber noch
nicht besonders dicht.


Gruß aus Bremen
Ralf

[Peter Niessen]

Wo ungefähr ist dieses 'dann irgendwann'?
Bei welchem Druck beginnt hier eine wirklich
messbare oder sogar praktisch relevante
Diskrepanz zu sein zum linearen Anstieg?

Kuckst du Wiki Gasgleichung
T=(p*v)/R
gilt nur für ideale Gase, und die gibt es bekanntlich nicht.

[Hendrik van Hees]

Post by Peter Niessen

Wo ungefähr ist dieses 'dann irgendwann'?
Bei welchem Druck beginnt hier eine wirklich
messbare oder sogar praktisch relevante
Diskrepanz zu sein zum linearen Anstieg?

Kuckst du Wiki Gasgleichung
T=(p*v)/R
gilt nur für ideale Gase, und die gibt es bekanntlich nicht.

Vor allem fehlt n:

p V=n R T

es sei denn v bezeichnet das Volumen eines Mols. ;-)

[Peter Niessen]

Post by Hendrik van Hees

Post by Peter Niessen
Kuckst du Wiki Gasgleichung
T=(p*v)/R
gilt nur für ideale Gase, und die gibt es bekanntlich nicht.

p V=n R T
es sei denn v bezeichnet das Volumen eines Mols. ;-)

So ist es
Besser also: p*V(m)=R*T
V(m) = molares Volumen

[JCH]

Post by Carla Schneider
Die in einem bestimmten volumen unterbringbare Luftmenge waechst am Anfang
linear mit dem Druck, aber irgendwann aendert sich etwas, schon weil
die Luftmolekuele ein Eigenvolumen haben.

Wo ungefähr ist dieses 'dann irgendwann'?
Bei welchem Druck beginnt hier eine wirklich
messbare oder sogar praktisch relevante
Diskrepanz zu sein zum linearen Anstieg?

p * V = m * R_s * T

p = rho * R_s * T

R_s = 287,2 J/(kg*K) = spezielle Gaskonstante

R_s = R / M

Reales Gas:
http://home.arcor.de/janch/janch/_news/20070118-luft/