Verfahrenstechnik für Dummies. Burkhard Lohrengel

Abbildung 2.20 Dampfdruck

      Der Dampfdruck für eine Komponente i lässt sich sehr gut mit der von Antoine vorgeschlagenen Korrelationsbeziehung

(2.21)

      beschreiben. A, B und C sind stoffabhängige Konstanten. In Formel 2.21 müssen Sie den Druck in bar, die Temperatur ϑ in °C angeben.

      

Für Benzol gilt: Zu ermitteln ist der Dampfdruck bei den Temperaturen 6 °C, 20 °C sowie 125 °C! Die Antoine-Gleichung lautet damit für Benzol:

      Einsetzen der Temperaturen führt zu den gewünschten Dampfdrücken:

       Sie sehen: der Dampfdruck steigt mit der Temperatur. Dies wird auch aus Abbildung 2.19 deutlich.

      Verdunstung

Was passiert aber mit Ihrer Wäsche, die Sie im Sommer zum Trocknen ins Freie hängen? Sie trocknet, das Wasser wird aus den Wäschestücken entfernt und geht in den gasförmigen Zustand über, ohne dass die Siedetemperatur von 100 °C erreicht würde. Das Gleiche passiert mit Wasserpfützen, die sich nach einem Regenguss gebildet haben, bei trockenem Wetter aber bald wieder verschwinden.

      Dieser Vorgang wird als Verdunstung bezeichnet. Er kann nur funktionieren, wenn die Luft nicht wassergesättigt ist, also noch Wasser aufnehmen kann, wie schon bei der relativen Feuchte beschrieben. Ist die Luft nicht gesättigt, kann die Luft Wasser bis zur Sättigung aufnehmen.

      Der Verdunstungsvorgang wird gefördert durch (das kennen Sie vom Aufhängen Ihrer Wäsche):

       eine niedrige Luftfeuchtigkeit, im Volksmund also trockene Luft,

       eine starke Luftbewegung über der Flüssigkeitsoberfläche, also möglichst windigem Wetter,

       eine große Oberfläche des Stoffs, aus dem etwas Verdunsten soll (daher hängen Sie Ihre Wäsche möglichst breit auf und schmeißen sie nicht einfach als Klumpen auf die Wäscheleine),

       einen geringen Abstand des verdunstenden Stoffs von der Siedetemperatur (daher trocknet Ihre Wäsche bei warmem Wetter besser als bei kaltem).

      Wie kommt es aber zum Verdunstungsvorgang? Denken Sie an das Teilchenmodell der Flüssigkeit zurück. Die Teilchen in der Flüssigkeit besitzen eine Geschwindigkeitsverteilung, es kommen alle Geschwindigkeiten von sehr niedrigen bis zu sehr hohen Werten vor. Den schnelleren Teilchen gelingt es, trotz der Anziehungskräfte der Nachbarteilchen, die Flüssigkeit zu verlassen. Weht noch ein Luftzug über die Wasseroberfläche, werden die schnellen aus der Flüssigkeit ausgetretenen Teilchen sofort von der Oberfläche entfernt. Es können weitere »schnelle« Teilchen austreten. Auf diese Weise sinkt in der Flüssigkeit die Durchschnittsgeschwindigkeit der hier verbliebenen Teilchen und somit auch die Temperatur der Flüssigkeit. Außerdem wird das Flüssigkeitsvolumen mit der Zeit geringer.

      

Der Mensch ist das einzige Lebewesen, das schwitzt. Durch das Schwitzen wird die Körpertemperatur reguliert. Der Schweiß verdunstet auf der Haut. Damit der Schweiß verdunsten kann, ist Energie erforderlich, die der Haut des Menschen entzogen wird, die Hauttemperatur sinkt. Um die Haut wieder aufzuwärmen, strömt Wärme aus dem Körper zur Haut, die Körpertemperatur des Menschen nimmt dadurch ab. Sportler nutzen dies, indem sie sich Wasser auf die Haut spritzen, auch hier wird die Energie zum Verdunsten der Flüssigkeit vom Körper geliefert, der dadurch abkühlt. Schauen Sie sich einmal Triathleten beim Iron Man auf Hawaii an, dann wissen Sie, wovon ich spreche.

Hunde haben es da schon wesentlich schwerer, da sie nur an den Pfoten Schweißdrüsen haben. Diese reichen bei Weitem nicht aus, um die Körpertemperatur zu regulieren. Daher hechelt ein Hund. Bei geöffnetem Maul und heraushängender, feuchter Zunge kann er über die dort stattfindende Verdunstung zumindest etwas überschüssige Wärme aus dem Körper abgegeben.

      Sie haben bemerkt, dass die Verdunstung dazu führt, dass sich die verdunstende Flüssigkeit abkühlt. Dieser Vorgang wird als Verdunstungskühlung bezeichnet.

      

In südlichen Ländern werden häufig Getränke in poröse Tonkrüge gefüllt. Die Flüssigkeit verdunstet in geringem Maß durch die Poren des Tonkrugs. Die hierfür notwendige Energie wird der Flüssigkeit im Krug entzogen, das Getränk bleibt trotz hoher Umgebungstemperaturen angenehm kühl.

      Der gleiche Effekt wurde in früheren Zeiten auch in unseren Breitengraden angewendet, bevor Traktoren über klimatisierte Kabinen verfügten. Bauern kühlten im Sommer bei der Feldarbeit ihre Getränkeflaschen, indem Sie diese mit einem feuchten Handtuch umwickelten. Auch hier verdunstet die Flüssigkeit aus dem Handtuch. Die dafür benötigte Energie wird der Flasche und der darin befindlichen Flüssigkeit entzogen.

      Der gleiche Effekt tritt auch bei feuchten Wadenwickeln auf, um das Fieber eines Patienten zu senken.

      Und jetzt sagen Sie noch, Verfahrenstechnik wäre nicht interessant! Sie können mit ihr alle wichtigen Dinge des täglichen Lebens beschreiben!

Kapitel 3

      Konzentrationen

      IN DIESEM KAPITEL

       Verstehen Sie, warum Konzentrationen eingeführt werden müssen

       Lernen Sie die verschiedenen in der Verfahrenstechnik gebräuchlichen Konzentrationsmaße kennen

       Wird Ihnen der Unterschied zwischen Stoffmengenanteil und Beladung verdeutlicht

       Lernen Sie, wie die verschiedenen Konzentrationen ineinander umgerechnet werden können

      In der Psychologie ist die Konzentration »die willentliche Fokussierung der Aufmerksamkeit auf eine bestimmte Tätigkeit, das Erreichen eines kurzfristig erreichbaren Ziels oder das Lösen einer gestellten Aufgabe«. Sie ahnen schon, dass Sie als Verfahrenstechniker diese Definition links liegen lassen können. Sie verstehen als Konzentration die Menge eines Stoffs in einer Phase oder einem anderen Stoff.

      

Die Konzentration ist eine Gehaltsangabe, die den Gehalt einer Substanz in einer Bezugssubstanz angibt.