Warme Luft und Wasser-Dampf
- Der französische Physiker und Chemiker Gay-Lussac formulierte das Volumen-Temperatur-Gesetz, welches besagt, dass der Druck eines Gases bei Erwärmung das Volumen des Gases vergrößern kann. Wenn Wasser in die Luft steigt, geschieht dies als in Gasform als Dampf.
- Wasser kennen Sie in fester Form als Eis, in flüssiger Form und als Dampf in Gasform. Als Eis bilden die Wassermoleküle ein Gitter aus Kristallen, das fest miteinander verbunden ist. Die Moleküle können das Gitter nicht verlassen. Das Stück Eis bleibt unverändert.
- Sobald Wasser flüssig ist, löst sich die Form auf, das Gitter verschwindet. Die Moleküle hängen noch verbunden aber können sich aneinander vorbei bewegen. Das Wasser kann fließen. Im Gegensatz zum Eis besteht nun nicht mehr der Verbund, es besteht nur noch die gegenseitige Anziehungskraft.
- Wird Wasser zum Gas, also zum Dampf, überwindet es auch die Anziehungskraft und das Molekül kann die Wasserfläche verlassen. Wie bei jeder Bewegung ist auch bei Bewegung von Wasser Energie notwendig. Im Wasser besitzt jedes Molekül unterschiedlich viel Energie. Energiereiche Moleküle können sich freier bewegen und leichter das Wasser in Richtung Luft verlassen.
- Eine warme Luft sorgt dafür, dass Energie zu den Molekülen gelangt, sodass es mehr Wassermoleküle gibt, die das Wasser verlassen können. Das geschieht nur, wenn die warme Luft auch mehr Wasser aufnehmen kann.
Die Begriffe "verdunsten" und "verdampfen" werden leider oft synonym benutzt. Dabei besteht ein …
Der Druck von warmer Luft kann mehr Wasser aufnehmen
- Setzen Sie sich in die Küche bei verschlossenen Fenstern und Türen und bringen Wasser zum Kochen und heizen den Raum. Es kann keine Luft oder anderes Gas den Raum verlassen. Wassermoleküle verlassen den Wasserkessel durch Verdunsten und gehen zur Luft über. Zwar kondensiert auch Wasserdampf und wird flüssig, aber die Verdunstung geschieht schneller.
- Die Folge ist, dass in der Luft die Anzahl der Moleküle zunimmt. Zu den Molekülen aus Sauerstoff und anderen Gasen kommt nun noch eine Anzahl von Wassermolekülen hinzu. Es wird eng in der Küche, was bedeutet, dass der Luftdruck steigt. Mit dem Wasserdampf wird die Luft auch feucht. Feuchte warme Luft unter erhöhtem Luftdruck empfinden Sie als Schwüle.
- Der Druck für das Wasser in der Luft wird auch als Dampfdruck bezeichnet. Solange Wassermoleküle verdunsten, herrscht in der Luft weniger Druck als im Wasser. In diesem Zustand nimmt die Luft Wasser auf. Erst bei 374,12 °C ist der kritische Punkt erreicht. Flüssiges und gasförmiges Wasser haben nun die gleichen Eigenschaften, sodass es weder Kondensieren noch Verdunsten durch Sieden gibt. Es herrscht Druckausgleich. Der Sättigungsgrad der warmen Luft ist erreicht und sie kann kein Wasser mehr aufnehmen.
Die Energie bei warmer Luft und im Wasser kann sich vermehren
- Wenn also Wassermoleküle in der Luft sind und dort bleiben und dort der Druck zunimmt, kann dies heißen, dass der Druck die Moleküle zusammenhält. Damit Luft mehr Wasser aufnehmen kann, muss der Druck erhöht werden. Da der Druck bei Wärme höher steigt, kann warme Luft mehr Wasser aufnehmen.
- Damit Wasser verdunsten kann, muss es einen hohen Dampfdruck besitzen. Dieser wird mit Energiezufuhr erreicht. Erhitzen ist das Stichwort. Sobald der Dampfdruck so groß ist wie der Luftdruck, beginnt Wasser zu kochen. Die Energie im Wasser hat sich auf viele Moleküle verteilt, die nun in der Lage sind, das flüssige Wasser zu verlassen und dem Druck im Kessel zu weichen. Damit erkennen Sie, dass die Temperatur der Luft allein kein Maßstab für die Verdunstung ist.
- Auch die Temperatur im Wasser und der Druck sind Größen, die die Verdunstung beeinflussen. Ohne die ausreichende Menge an Energie, die zu den Wassermolekülen gelangt, geschieht nichts. Dies können Sie gut beim Abtauen eines Eisschranks beobachten. Die Energie, die kühlt muss geringer sein als die Energie, die von der warmen Luft zum Eis kommt, damit das Eis schmilzt. Das gilt auch für Vanille.
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