Gesetz von Gay-Lussac
Beziehung von Druck und Temperatur
Folgende Beobachtung:
Eine frisch befüllte Tauchflasche fühlt sich warm an. Sie hat sich beim Befüllen auf 50 °C erwärmt. Das Finimeter zeigt 220 bar an. Das Wasser, in welches Du tauchen möchtest, hat eine Temperatur von 10°C. Du hast noch keinen Atemzug aus Deinem Atemregler genommen und trotzdem zeigt das Finimeter, nachdem Du im Wasser Deine Flossen angezogen hast, deutlich weniger bar an. Wo ist die Luft geblieben und warum zeigt das Finimeter weniger an und wie viel Druck zeigt das Finimeter schließlich an?
Eine Erklärung kann das Gesetzt von Gay-Lussac geben:
Bei konstantem Volumen steigt oder fällt der Druck einer gegebenen Gasmenge im gleichen Verhältnis wie die absolute Temperatur.
p/T = konstant
| p1 p2 |
= | T1 T2 |
Wichtig zu wissen ist, dass die Gasmenge sich nicht verändert. Durch die Abkühlung bewegen sich die Atome in der Luft weniger und die Luftmoleküle stoßen sich weniger ab, wodurch der Druck geringer wird. Die Luftmenge, die zur Verfügung steht, bleibt aber unabhängig von der Wassertemperatur gleich, da sich die eingeatmete Luft auf die Körpertemperatur von ca. 37 °C erwärmt. Trotzdem ist es wichtig, diese Gesetzmäßigkeit zu kennen, um zu verstehen, dass eine abgekühlte Tauchflasche weniger Druck auf dem Finimeter anzeigt.
Für die Formel zur Berechnung benötigen wir die absolute Temperatur, die in Kelvin gemessen wird.
0 Kelvin = -273 °C = absolute Minustemperatur
273 Kelvin = 0 °C
Um jetzt aus dem oben genannten Beispiel errechnen zu können, wie viel bar das Finimeter nach der Abkühlung anzeigt, müssen wir die Formel umstellen und Grad Celsius in Kelvin umrechnen. Zur Umrechnung von °C in Kelvin werden zur °C Angabe die 273 einfach addiert (10 °C + 273 = 283 Kelvin).
| p1 = | T1 * p2 T2 |
| p1 = | (10 °C + 273 k) * 220 bar (50 °C + 273 k) |
| p1 = | 193 bar |
In unserem Beispiel wird das Finimeter nur noch etwa 193 bar anzeigen, nachdem sich die Tauchflasche und die Luft in der Tauchflasche auf die Wassertemperatur von 10 °C abgekühlt haben.
Der Rechner unten dient nur zur Ausbildung und Ergebniskontrolle. Eine Gewähr für das Ergebnis kann vom Verein nicht übernommen werden.