Peter W. Atkins

Physikalische Chemie


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1.2

      Entsprechend der Definition des Partialdrucks (Gl. [1-13]) mussten wir nicht voraussetzen, dass sich das Gas ideal verhält.

      Übung 1-4

      Die Partialdrücke bei einem Gesamtdruck von 9.00 kPa sollen berechnet werden, wenn man bei der Luftzusammensetzung (Massen-%) Kohlendioxid mit berücksichtigt: x = 75.52 (N2), 23.15 (O2), 1.28 (Ar), 0.046 (CO2).

      [70.3, 18.9, 0.84, 0.027kPa]

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      Die Temperatur der Troposphäre fällt von etwa 15 °C in Höhe des Meeresspiegels auf – 57 °C am unteren Rand der Tropopause (11 km) ab. Auf der Kelvinskala sieht diese Änderung weniger eindrucksvoll aus; Maximum und Minimum liegen bei 288 K bzw. 216 K, der Mittelwert bei 268 K. Wenn wir annehmen, dass die Temperatur in der gesamten Troposphäre dem Mittelwert entspricht, so hängt der Druck gemäß der barometrischen Höhenformel

      (1-16)image

      Interaktive Übung: Wie verändert sich die Kurve, wenn man die Abhängigkeit der Temperatur von der Höhe berücksichtigt? Zeichnen Sie die Kurve für eine lineare Abnahme der Temperatur mit der Höhe.

      Örtliche Variationen des Drucks, der Temperatur und der Zusammensetzung der Troposphäre nehmen wir als „Wetter“ wahr. Als Modell zur Erklärung atmosphärischer Prozesse dient das Luftpaket. Je wärmer ein Luftpaket ist, desto geringer ist seine Dichte. Beim Aufsteigen dehnt sich das Paket adiabatisch, (d. h. ohne Wärmeaustausch mit der Umgebung, aus und kühlt dabei ab. Kalte Luft kann weniger Wasserdampf aufnehmen als warme; in der Höhe kondensiert der Dampf daher zu Wolken. Ein wolkiger Himmel ist deshalb ein Zeichen für aufsteigende Luftmassen, ein wolkenloser Himmel deutet oft auf absteigende Luftmassen hin.

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Komponente Volumen-% Massen-%
Stickstoff, N2 78.08 75.53
Sauerstoff, O2 20.95 23.14
Argon, Ar 0.93 1.28
Kohlendioxid, CO2 0.031 0.047
Wasserstoff, H2 5.0 × 10–3 2.0 × 10–4
Neon, Ne 1.8 × 10–3 1.3 × 10–3
Helium, He 5.2 × 10–4 7.2 × 10–5
Methan, CH4 2.0 × 10–4 1.1 × 10–4
Krypton, Kr 1.1 × 10–4 3.2 × 10–4
Stickstoffmonoxid, NO 5.0 × 10–5 1.7 × 10–6
Xenon, Xe 8.7 × 10–6 1.2 × 10–5
Ozon, O3 (Sommer) 7.0 × 10–6 1.2 × 10–5
Ozon, O3 (Winter) 2.0 × 10–6 3.3 × 10–6