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Dampfdruck: Heizungswissen kompakt erklärt

Der Dampfdruck eines Stoffes ist eine thermodynamische physikalische Größe. Die SI-Einheit lautet wie bei jedem Druck Pascal (Pa), manchmal trifft man noch auf die Einheit Bar (bar). 1 bar entspricht dabei 1.013 hPa (Hekto-Pascal).

Ist der Dampf eines Stoffes in einem abgeschlossenen System im Gleichgewicht mit seiner flüssigen und / oder festen Phase, bezeichnet man ihn auch als Sättigungsdampfdruck. Grob gesagt ist der Dampfdruck ein Maß dafür, wie leicht eine Flüssigkeit in den gasförmigen Zustand übergeht.

Zu beachten ist, dass es Dampfdruck nur als Zusammensetzung von Partialdrücken in einem mehrphasigen System geben kann. Handelt sich um eine reine gasförmige Phase, ist von Gasdruck die Rede. Nur, wenn neben der gasförmigen Phase ebenfalls eine feste oder flüssige Phase vorhanden ist, lautet die Bezeichnung für das Gas Dampf. In den meisten Anwendungsfällen liegt der betreffende Stoff in flüssiger Phase und als Gas vor. 

Für reine Stoffe ist der Dampfdruck einfach durch die spezifische Dampfdruckkurve zu ermitteln. Für Stoffgemische bildet der Wert ein Verhältnis der jeweiligen Partialdrücke. Das muss nicht zwingend dem Mengenverhältnis der Stoffe im Gemisch entsprechen.

Die physikalische Größe ist relevant in vielen Anwendungen, in denen Stoffe zugleich flüssig und gasförmig vorliegen oder Flüssigkeiten unter konkreten Bedingungen zum Sieden gebracht werden sollen. Beispiele sind die Pumpentechnik und die Dampfheizung.

 

 

Die Dampfdruckkurve besitzt zwei wichtige Punkte

Die Höhe des Dampfdrucks ist direkt abhängig von der Temperatur. Die für jeden Stoff spezifische Dampfdruckkurve hat zwei wichtige Punkte. Am Tripelpunkt sind alle drei Aggregatzustände (fest, flüssig, gasförmig) des Stoffes miteinander im Gleichgewicht. Am kritischen Punkt nähert sich die Dichte von gasförmiger und flüssiger Phase bis auf den gleichen Wert an. Über den kritischen Punkt hinaus lassen sich die Phasen nicht mehr voneinander unterscheiden. Die Bezeichnung dafür lautet überkritisches Fluid. 

Atome bzw. Moleküle einer Flüssigkeit streben danach, den Molekülverband zu verlassen. Dem wirken die Oberflächenspannung und der atmosphärische Druck entgegen. Eine Flüssigkeit beginnt zu sieden, wenn ihr Dampfdruck durch Erwärmen oder durch Absinken des Umgebungsdrucks gleich oder größer diesem ist. So erklärt sich,  dass die Siedetemperatur von Wasser abhängig vom Luftdruck und entsprechend von der Höhe über dem Meeresspiegel ist: In 8000 Metern Höhe siedet Wasser schon bei 74 °C.

Für Wasser liegt beispielsweise der Tripelpunkt bei 0,01 °C bei einem Druck von 611,66 Pa.  Propylen mit einem Tripelpunkt bei -185,4 °C geht schon bei wesentlich niedrigeren Temperaturen komplett in die Gasphase über.

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