Wasserdampf

I dè Umgangsschprõch voschtoot mo unter Wassèrdampf meischtens diè sichtbarè Dampfschwaden vo kondensyrendem Wassèrdampf (Nassdampf). Dampfschwadè sin sichtbar, well si mikroskopisch chlyni Tröpfli bildet hèn, wiè au in Wolchè un bi Näbbel.

In Technig un Naturwûssèschaft isch Wassèrdampf d Bezeichnig für Wassèr im gasförmigè Aggregatzuèschtand. Sell Gas isch unsichtbar wiè Luft, wörd abber nit als Wassergas benamst, weöö sellè Begriff è anderi Bedütig hèt.

Entschtehig un Zuèschtänd

Bi nèm normalè Umgebungsdrugg vo 1,013 bar (101,325 kPa) kochèt Wasser bi 100 °C. Wörd èm voblibbenè Wasser drübber usè Energy (Wärmi) zuègfüürt, vodampft s, ooni dass es zuè nèm witerè Temperaduraaschtyg chunnt. Uss 1 Liter (entsprèchend 1 kg) Wasser entschtònn 1673 Liter Wasserdampf (unter Normalbedingigè), wofür è Energyzuèfuur vo 2257 kJ bruucht wörd.

Diè zuègfüürti Energy erhöht diè inneri Energy vom Dampf um 2088 kJ un leischtet gegèübber èm Umgebigsdrugg è Volumèänderigsarbèt W.

{\begin{aligned}W=p\cdot \Delta V&={101{,}325\ \mathrm {kPa} \cdot 1{,}673\ \mathrm {m} }^{3}\\&={169{,}51\ \mathrm {kNm} }={169{,}51\ \mathrm {kJ} }\end{aligned}}

Beidi Bydrääg addyrt ergäbed d Vodampfigsenthalpy H, wo sich in èm Enthalpy-Entropy-Diagramm (h-s-Diagramm) in Form von èrè Differènz uff dè y-Achsè als spezifischi Größi ablèsè lòòt. Sell dõ abbildete T-s-Diagramm stellt diè für d Vodampfig (bi 100 °C) notwendigi Wärmi in Form von èrè punktetè blauè Flächi dar.

Ebbèso lòt sich dõby dè Zuèwachs a Vodampfigsentropy $\Delta S$ (Delta S) ermittlè:

$Q_{H}$ = Vodampfigswärmi odder Vodampfigsenthalpy
$T$ = Sûdetemperadur in K

{\begin{aligned}\Delta S&={\frac {Q_{H}}{T}}\\&={\frac {2257\;\mathrm {kJ} }{373{,}15\;\mathrm {K} }}=6{,}0485\;\mathrm {\frac {kJ}{K}} \end{aligned}}

Wiè uss èm Phasèdiagramm entnõ wörd, sièdet s Wasser bi nèm Luftdrugg vo 0,4 bar scho bi öppè 75 °C (so öppè uff èm Mount Everescht). Diè uffzwendendi Vodämpfigswärmi isch entschprèchend größer, ebbèso d Volumèzuènaam vom Dampf. Mit stygendem Drugg nimmt d Vodampfigswärmi vom Wasser ab, bis si im kritischè Punkt glych Null isch. Dõruus folged diè chlyner wörrendi Flächè im T-s-Diagramm

Erscheinungsformè

Dè Dampfdrugg vom Wasser isch temperadurabhängig. Bi Temperaturè unterhalb vom Sidepunkt sait mò sellem Vodunschtig. Bi gsättigter Umgebigsluft stellt sich è Glychgwicht zwûschè vodunschtendem Wasser un kondensyrendem Wasserdampf y. D Übbergangsbedingigè zwûschè flüssigem Wasser un Wasserdampf sin i dè Sidepunktkurvè vom Zuèschtandsdiagramms dargschtellt.

Nassdampf

Wenn Dampf in è kälterè Umgebig yschtrömt, kondensyred Deile vom gasförmigè Wasser widder zu feinschtè Dröpfle. È söttigs Gmisch bezeichnèt mò als Nassdampf, wo zum Byschpill bim Wasserkochè beobachtet wörrè cha. Im T-s-Diagramm erstreckt sich dè Berych vom Nassdampf bis zum kritischè Punkt bi 374 °C un 221,2 bar.

Dè Inhalt vom Nassdampf an flüssigè Wasser isch durch dè Massèadeil x kennzeichnèt, wo sich mit folgender Formel berechnè lòt

$x={\frac {m_{\rm {Dampf}}}{m_{\rm {Fl{\ddot {u}}ssigkeit}}+m_{\rm {Dampf}}}}$

Selli Definition begränzt dè Dampfghaalt zwûschè 0 ≤ x ≤ 1.

Übber diè ideale Gasglychig könned äquivalenti Definitionè abgleitet wörrè, wo dè Berych vom Dampfghaalt nit beschränked:

$x={\frac {v-v'}{v''-v'}}={\frac {h-h'}{h''-h'}}={\frac {s-s'}{s''-s'}}$

Dõdrin bezeichnèt $v$ s spezifische Volumè, $h$ d Enthalpy un $\,s$ d Entropy.

Dè Zuèschtand vo dè gsättigtè Flüssigkeit wörd durch $'$ kennzeichnèt, desell vom gsättigtè Dampf durch $''$ .

Heißdampf

Übberhitztè Dampf

→ Hauptartikel: Heißdampf

Übberhitztè Dampf isch Dampf mit èrè Temperadur obberhalb vo dè Sûûdtemperadur. Dè Dampf isch „drochè“ un enthaaltet keini Dröpfle. Im Dampfkessel wörd dè erzügte Dampf mit èm Übberhitzer i sellen Zuèschtand brocht.

Übberkritischè Dampf

Obberhalb vom kritischè Punkt sin Wasserdampf un flüssigs Wasser in irer Dichti nimmi vonènand z unterscheidè, weshalb sellè Zuèschtand als „übberkritisch“ benamst wörd. Unterhalb vom kritischè Punkt isch dè Wasserdampf folglich „unterkritisch“, woby er sich im Glychgwicht mit èm flüssigen Wasser befindet. Wörd er i sellem Berych nõch èm vollschtändigè Vodampfè vp dè Flüssigkeit übber diè zuèehörigi Vpdampfigstemperadur witer erwärmt, so entschtòt „übberhitztè Dampf“. Selli Form vom Dampf enthaaltet keini Wasserdröpfle mee un isch in irem phûsikalischè Vohaaltè ebbèfalls è Gas.

Übberkritischs Wasser hèt bsunders aggressivi Eigèschaftè. Es sin dõher Vosuèch unternõ worrè, mit ym sinèrè Hilf biologisch schwèr abbaubari organischi Schadschtoff, wiè Dioxine, PCB hydrolytisch z spaaltè.

Für dè Dampfkessel erfordert dè übberkritische Zuèschtand è bsunderi Bauart. Wegè m gringè Dichteunterschyd zwischè Wasser un Dampf chunnt kein Uffdryb un dõmit kein stabilè Naturumlauf zschtand. Kessèl, welli übber odder au nòch unter m kritischè Punkt bedribbè wörred, sin deshalb immer Zwangslaufkessel. Well bi übberkritischè Kessèl kei Drennig vo dè Dampf- un Wasserphasè mee bruucht wörd odder möglich isch, keit d Drummlè ewäg, d Bauart isch èn Zwangsdurchlaufkessel, oft vom Tûp Benson.

Sattdampf odder drochè gsättigtè Dampf

Dè Gränzberych zwûschè Nass- un Heißdampf heißt „Sattdampf“, au gsättigtè Dampf odder drochè gsättigtè Dampf, glegèntlich in Abgränzig zum Nassdampf au „Drochèdampf“. Diè meischtè Tabellèwärt für d Wasserdampfzuèschtänd sin druff bezogè.

Gränzkurvè

Im T-s-Diagramm chunnt dè beidè Gränzkurvè x = 0 un x = 1 è bsunderi Bedütig zuè, wo sich im kritischè Punkt drèffè.

D Kurvè x = 0, au Sièdelinniè odder unteri Gränzlinniè gnennt, gränzt s Gebièt vo dè Flüssigkeit vom Nassdampf ab, wôrend
d Kurvè x = 1, au Taulinniè, Sattdampfkurvè odder obberi Gränzlinniè, benamst, dè Nassdampf vom Heißdampf drènnt un glychzitig dè Zuèschtand vom Sattdampf markyrt.

D Schrybwys mit x für dè Massèbruch isch dõdeby nit einheitlich definyrt, well vo allem i dè Chemy dè Massèaadeil mit w agää wörd un x dõ meeheitlich für dè Stoffmengèaadeil stòt. Beidi Größè lôn sich inènand umrechnè un glychè sich i dè Gränzwärt 0 un 1.

Erscheinig

Gasförmigè odder übberhitztè Wasserdampf isch farblos un eigèntlich unsichtbar, wiè diè meischtè Gastûpè. Nassdampf isch durch diè mitgrissenè Wasserdröpfle dõgegè sichtbar. Bi Kontakt mit hyreichend küèler Umgebigsluft chunnt s zu dè Unterschritig vom Taupunkt un folglich zuè nèrè Kondensation vo witerè feinschtè Wasserdropfè. D Exischtenz vom Wasserdampf i dè Luft wörd durch s a dè Dröpfle gschtreute Liècht sichtbar, wenn selli Dröpfle groß gegèübber dè Wellèlängi vo dè Straalig sin.

Wasserdampf cha au dirèkt uss dè feschtè Phasè vom Wasser entschtò: Eis odder Schnee wörred „vo dè Sunnè wäggleggt“. Sell Phänomen wörd bsunders bi drochener Luft im Hochgebirge beobachtet, wenn voschneiti Haaldè bi Temperadurè vo wit unter 0 °C mit dè Zit schneefrei wörred. S Eis, also s feschte Wasser sublimyrt zu Wasserdampf. D Luftfüüchti nimmt durch Abdunschtè uss èm Schnee zuè, un zvor voschneiti Flächè aperèd uus, è Phänomen byschpillswys im Himalaya. Uus dè glychè Ursachè dröchnet im Freiè uffghängti Wôsch au bi Temperadurè unter Null, sobald diè relativi Luftfüüchtigkeit chly gnuèg isch.

I dè Luft unsichtbar vorhandenè Wasserdampf kondensyrt unter bsunderè Bedingungè (durch Krischtallisationskeim) un wörd sichtbar, öppè wenn è Flugzüüg in Boddènôchi mit hocher Gschwindigkeit flüged, sellè im Bild dütlich sichtbari Effèkt wörd oft fälschlich als „d Schallmuèr“ bezeichnèt, desell Effèkt isch abber kein Übber- odder Unterschalleffèkt. Durch diè hochi Aaschtrômgschwindigkeit vo dè Luft cha uss strömungsmechanischè Gründ, byschpillswys hochi Druggschwankigè, d Temperadur vo dè aaschtrômendè Luft stark absackè un somit unter dè Taupunkt keiè, wa zuè nèrè Uuskondensation füürt. Dè Wasserdampf im heißè Abgas wörd dõgegè vo dè sich erwärmendè Luft uffgnõ.

Sydè

In Abhängigkeit vo dè Wärmeschtròmdichte, wo dè sydendè Flüssigkeit übber è Heizflächi zuègfüürt wörd, bildet sich unterschydlichi Formè vom Sydè.

Lyt d Temperadur vo dè Heizflächi einigi Gràd übber dè Sydetemperadur, bildet sich a Unebbèheitè Blòsèkeim. Bis zu dè Wärmeschtròmdichti vo 2 kW/m² bildet sich Blòttèrè, wo bim Uèschtygè widder kondensyred. Selli Sydeform wörd als stilles Sydè bezeichnèt.

Mit stygender Wärmeschtròmdichti nimmt d Blòsèbildig zuè, un d Blòsè chömmed a d Obberflächi. Diè a dè Heizflächi abryßendè Blòsè füüred zu eim hochè Wärmeübbergangskoeffiziènt. D Wandtemperadurè styged nit wesèntlich übber d Sydetemperadur (bis öppè 30 K). Bim Blòsèsydè könned Wärmeschtròmdichtè bis 1000 kW/m² erreicht wörrè.

Wörd d Wärmeschtròmdichti denn no witer gschteigerèt, setzt sprunghaft s Filmsydè y: Es bildet sich è durchgehendè Dampffilm. Sellè wûrkt wiè nè Isolyrschicht, un dè Wärmeübbergangskoeffiziènt wörd drastisch reduzyrt. Wörd dè Wärmeschtròm nit reduzyrt, so wörd èrscht denn widder è Glychgwichtszuèschtand erreicht, wenn d Wärmi durch uusreichend hochi Wärmeschtraalig abgää wörrè cha. Sellè Zuèschtand wörd abber èrscht bi nèrè Übberhitzig vo dè Heizflächi von öppè 1000 K erreicht. I dè Regel wörd bi sellem Übbergang vom Blòsèsydè zum Filmsydè d Heizflächi kabutt gmacht.

Um èrè Zerschtörig vo Heizflächè an Dampfkessel vorzbeugè, wörd diè maximali Wärmeschtròmdichti uff 300 kW/m² begränzt. In chlynerè Fäll git s es Übberschièßè durch èn Sydevozug.

Tabellè, Diagramm un Formlè

|

|

Wegè sinèrè enormè Bedütig für d Engergywûrtschaft zellt Wasserdampf zu dè am beschtè erforschtè Stoff i dè Thermodûnamik. Sini phûsikalischè Eigèschaftè sin durch umfangrychi un hüüfigi Messungè un Berechnungè bschtimmt un in umfangrychè Tabèllèwärch, dè sognanntè Wasserdampfdaflè^[1], erfasst.

T-s-Diagramm

Im T-s-Diagramm isch z erkennè, dass bim Übbergang vo Flüssigkeit zu Dampf d Entropy zuènimmt. Sell entschpricht dè Aaschauig, dass d Deili von èrè Flüssigkeit wesèntlich gordneter sin wiè diè chaotischi Vomengig vo dè Deili bi nèm Gas. D Entropy wörd uff dè Abzissè uffdrait. È witeri Bsunderheit vom Diagramm isch sini Eigèschaft, diè zu dè Vodampfig vom Wasser notwendigi Wärmemengi als Flächi darzschtellè. Mit dè Bezièig: ΔH = T · ΔS ergit sich für di Vodampfigsenthalpy è Rächteggflächi, wo zwischè T = 0 K un dè jewyligè Vodampfigsgraadè uffgschpannt wörd.

H-s-Diagramm

Bi nèm Mollier-Diagramm wörd d Entropy vom Dampf uff dè Abszissè un diè zuègehörigi Enthalpy uff dè Ordinatè uffdrait. Diè grundlegendè phûsikalischè Eigèschaftè vom Wasserdampf lônn sich zwar nit eifach interpretyrè, es könned abber diè Wärmemengè, wo für d Zuèschtandsänderig vom Dampf bruucht wörrd, also byschpillswys d Vodampfigsenthalpy, dirèkt vo dè Ordinatè abgläsè wörrè.

Magnus-Formlè

È Näherigsformlè für d Berechnig vom Sättigungsdampfdrugg in Abhängigkeit vo dè Temperadur isch d Magnus-Formlè:

E_{(\theta )}=E_{\mathrm {(} \theta =0\,^{\circ }\mathrm {C} )}\cdot \exp \left({\frac {C_{1}\theta }{C_{2}+\theta }}\right)\ ;

Temperadur θ in °C, Koeffizièntè $E_{(\theta =0\,^{\circ }\mathrm {C} )}=610{,}78\,\mathrm {Pa} \ ,$

C_{1}=\left\{{\begin{matrix}17{,}08085&{\mbox{falls }}\theta \geq 0\,{}^{\circ }\mathrm {C} \\17{,}84362&{\mbox{falls }}\theta <0\,{}^{\circ }\mathrm {C} \end{matrix}}\right.\ ,\quad \quad C_{2}=\left\{{\begin{matrix}234{,}175\,{}^{\circ }\mathrm {C} &{\mbox{falls }}\theta \geq 0\,{}^{\circ }\mathrm {C} \\245{,}425\,{}^{\circ }\mathrm {C} &{\mbox{falls }}\theta <0\,{}^{\circ }\mathrm {C} \end{matrix}}\right.

Selli Formlè isch zimli gnau (unterhalb 0,22 %) im Berych zwischè 0 un 100 °C un immer no guèt (unterhalb 4,3 %) zwûschè −20 un 374 °C, dè maximale Fääler lyt bi 290 °C. Wegè m eifachè Uffbau un dè hochè Gnauigkeit wörd si für d Taupunktbschtimmig vo allem i dè Meteorology un i dè Bauphûsik vowendet.

Mit lycht unterschidlichè Koeffizièntè $E_{(\theta =0\,^{\circ }\mathrm {C} )}=611{,}2\,\mathrm {Pa} \ ,$

C_{1}=\left\{{\begin{matrix}17{,}62&{\mbox{bi Wasser }}\,\\22{,}46&{\mbox{bi Ys }}\end{matrix}}\right.\ ,\quad \qquad C_{2}=\left\{{\begin{matrix}243{,}12\,{}^{\circ }\mathrm {C} &{\mbox{bi Wasser }}\\272{,}62\,{}^{\circ }\mathrm {C} &{\mbox{bi Ys }}\end{matrix}}\right.

ergènn sich Wärt, wo uff 0,1 % mit dè in DIN 4108 abdruggtè Tabellè für bauphûsikalische Berechnigè übberyschtimmt.

D Magnus-Formlè isch vom Heinrich Gustav Magnus empirisch ermittlèt un sitdèm lediglich durch gnaueri Wärt bi dè Koeffizientè ergänzt worrè. Eini uss dè Thermodûnamik abgleiteti Gsetzmäßigkeit für Phasèdiagramm stellt d Clapeyron-Glychig un d Clausius-Clapeyron-Glychig dar. Uffgrund vo villnè praktischè Brobleem in Bezug uff selli ehnder theoretischi Glychungè stellt d Magnus-Formlè abber trotzdèmm diè beschti un praktikabelschti Näherig dar.

Näherigs-Formlè

È bruuchbari Fuuschtformlè für d Berechnig vo dè Sattdampftemperadur uss èm Sattdampfdrugg un umkeert isch

{\theta }={\sqrt[{4}]{p}}\cdot 100

,

we mò dè Drugg p in bar (absolut) ysetzt. Diè zughörigi Temperadur θ ergit sich in Graad Celsius. Selli Formlè isch im Berych p _kr. > p > p = 3 bar (200 °C > θ > 100 °C) auf öppè 3 % gnau.

Klimaeffèkt

Im terrestrischè Wettergschehè spillt Wasserdampf è entscheidendi Rollè. È Kilogramm Luft cha bi 30 °C un 1 bar Drugg öppè 26 Gramm Wasserdampf als Luftfüchtigkeit uffnää. Selli Mengi keit bi 10 °C uff öppè 7,5 g/kg abbè. Diè übberschüssigi Mengi wörd je nõch Wetterlaag als Nidderschlag in Form vo Regè, Schnee, Hagel, Nèbel, Tau, Ryfè odder Rauryfè uss dè Luft uusgschiddè. Wolkè reflektyred ydrèffendi Sunnèschtraalig zrugg is All un vorringerèd uff selli Wys diè am Boddè uffdrèffendi Energymengi. Si reflektyred anderersits abaer au diè vom Boddè abgschtraalti Wärmi un erhöhed asè diè Atmosphärischi Gegèschtraalig. Ob Wolkè d Erdobberflächi wärmèd odder küèled, hängt devò ab, in wellerè Höchi si sin: Nidrig stehendi Wolkè küèled d Èrdè, hoch stehendi Wolkè wûrked wärmend.^[2]

I dè Stratosphärè vorhandeni Spurè vo Wasserdampf gèlted als bsunders klimaschädlich. D Klimaforscher hèn i dè letschtè 40 Johr è Aawachsè vom Wasserdampf i dè Stratosphärè um 75 % beobachtet (luèg polari Stratosphärèwolkè) un mached sellèn für d Erhöhig vo dè mittlerè Erdtemperadur mitvoantwortlich.^[3] D Hèrkumpft vom Wasserdampf i dè Höchi isch no unklar, mò vomuètet abber èn Zämmèhang mit dè i dè letschtè Johrzeent stark gschtigenè Methanuusbringig durch diè induschtrièlli Landwùrtschaft. Methan wörd in sellè großè Höchè zuè Kollèdioxid un Wasserdampf oxidyrt, womit allerdings nur d Hälfti vom Zuèwachs z erklärè isch.

I dè Èrdatmosphäri vorhandenè Wasserdampf isch mit um 36 % bis zu 70 % Aadeil d Hauptquèllè vo dè atmosphärischè Gegèschtraalig un Dräger vom „natürlichè“ Drybhuuseffèkt. Diè großo Bandbreito (36% bis 70%) chunnt nit dõdurrè zschtand, dass mò dè Effèkt nit gnau messè chönnt, sondern dõdurrè, dass diè atmosphärischi Luftfüchtigkeit zitlich un örtlich starkè natürlichè Schwankigè unterlyt.^[4] Dè Drybhiuseffèkt isch für den Strahlungshaushalt der Erde ein wichtiger Effekt und hat eine Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur auf ein Niveau von 15 °C zur Folge. Das Leben auf der Erde wurde dadurch überhaupt erst möglich. Als d Durchschnittstemperadur ooni Drybhuuseffèkt wörd meischtens è Temperadur vo öppè −18 °C agää.

Wasserdampfrüggkopplig

È stygendi Durchschnittstemperadur vo dè Èrdè führt zuè nèm stygendè mittlerè Wasserdampfghaalt vo dè Atmosphärè.^[5] Gmäß dè Clausius-Clapeyron-Glychig ka d Atmosphärè mit jedem Graad Temperaduraaschtyg 7% mee Wasserdampf enthaaltè. Im Kontext vo dè globalè Erwärmig isch selli sognannti "Wasserdampf-Rückkopplig" nebbè dè Eis-Albedo-Rückkopplig diè stärkschti bositivi Rüggkopplig. Allfälligi Erwärmig oder Abküèlig wörd durch si voschtärkt.^[6]

Natürlichs Vorkommè

Reinè Wasserdampf entschtòt i dè Natur uff dè Èrdè in Vulkan, Fumarol un bi Geysir. Es isch dè wichtigschte Parameter bi vulkanischè Eruptionè un bschtimmt dè Charakter mit. Es isch deby maßgèbend, dass vill Mineral bzw. Steiartè Wasser odder anderi flüchtigi Stoff in irè Krischtallgitter ybinded, Bsunders unter dè Wǘrkig vo höchè Drügg. Well Magma bim Uffschtygè i dè Kruschtè è Druggentlaschtig erfaarè duèt, drybt dè Wasserdampf zämmè mit anderè Fluidè uss èm Magma uus und bildet Blõsè, welli durch dè Drugg znägscht abber nit frei expandyred. Unterschritet dè Drugg èn beschtimmtè Wärt, so vobinded sich selli Fluidblôterli un füüred zuè nèrè Art rysigem Sièdevozuug, wörred also explosionsartig frei. Dõby ryßed si au größeri Mengè Magma mit un voursached diè voglychswys sèltènè explosivè Vulkanuusbrüch. Well dè Aadeil an Fluid i dè Steiartè bi konvergyrendè Blattègränzè bsunders groß isch, zeigt sich bi sellè au diè dütlichschte Tendènz für sellè Vulkantûp.

Menschlicher Wasserdampf

Wasserdampf ist ein wichtiges Hilfsmittel für den menschlichen Wärmehaushalt. Bei hohen Umgebungstemperaturen wird zur Thermoregulation durch Schwitzen die überschüssige Körperwärme (Verdunstungskälte) an die Umgebung abgegeben. Die dabei umgesetzten Wärmemengen sind erheblich, zur Verdunstung von einem Gramm Schweiß werden 2,43 kJ Wärme benötigt. Der gesunde Mensch erzeugt bei normalen Umgebungstemperaturen täglich etwa 500 g Wasserdampf durch Schwitzen, hinzu kommt noch einmal die doppelte Menge mit der ausgeatmeten Luft. Auch dadurch wird die Körpertemperatur auf 37 °C geregelt.

Wasserdampfydràg

Bi dè Vobrennig vo Erdölbrodukt wörred d Kollèwasserschtoff vo dè Erdölfraktionè im Wesèntlichè in Kollèschtoffdioxid un Wasserdampf umgsetzt. Im Autovokeer sin d Quèllè Benzyn un Disel, im Luftvokeer Kerosyn, i dè Huusheizung Heizöl un i dè Induschtry Schwèröl. Dè im Abgas enthaalteno kondensyrende Wasserdampf macht sich bim Flugzüüg durch Kondensschtreifè am Himmel bemèrkbar. Bi dè Vobrennig vo Erdgas, wo mittlerwyl für d Heizig vo Gebäude vowendet wörd, fallt wegè dè vir Wasserschtoffatoom, je Kollèschtoffatom im Methanmolekül doppelt sovill Wasserdampf wiè Kollèschtoffdioxid aa. Sell isch dè Grund defür, dass Brennwärtgräät für Erdgas effektiver schaffed als für Heizöl. Wasserdampf wörd bi villè großtechnischè Brozèss als Abfallbrodukt i d Atmosphärè ydraot.

Wasserdampf i dè Klimatechnig

È Klimaaalaag isch è Gebäudeuusschtattig, wo èn definyrtè Wasserdampfghalt vo dè Luft garantyrt. Um Fèrtigbrodukt uss Ysè- un Staalwärchschtoff vor Roscht, Lagerbeschtänd wiè Büècher vor Vowitterig un Läbbensmittel vor Uusdröchnig z schützè, wörred Lagerhallè klimatisyrt. I dè Woonraumklimatisyrig drait dè Wasserdampfghalt in erheblichem Maaß zum Woolbefindè vo dè Menschè by. Bi dè Beurdeilig vo dè Raumluft spillt dè Begriff vo dè Behaglichkeit è zentrali Bedütig; ei Aschpekt isch dè als angeneem empfundene Zämmèhang zwûschè Raumlufttemperadur un relativer Luftfüüchtigkeit. Sellè wörd von èrè Klimaaalaag sichergschtellt un lyt i dè Regèl zwûschè 30 % un 70 % relativer Luftfüüchti.

Quantifizyrig vo Wasserdampf

Well dè Wasserdampf bi voschiednschtè Gegebèheitè un Brozèss è großi Rollè spilled, wörd er mit unterschidlichschtè Messmethodè un -gräät erfasst un in èrè Villzaal vo Größè agää.

Für meteorologischi Zwèc in Bezug uff diè füücht Luft wörd oft diè relativi Luftfüüchti φ vowendèt. Selli cha mò unter anderem mit èm Haarhûgrometer messèd. I dè Technig wörd i dè Regèl diè absoluti Füüchti x vowendet. Selli misst mò mit èm LiCl-Geber oder Coulometrischem Füüchtisensor, bi wellèm (uusgehend vo stark hûgroskopischem Diphosphorpentoxid) uff dè Wasserdampfghaalt vo dè Luft gschlossè wörd. È witerI Möglichkeit für d Beschtimmig vom Wasserdampfghaalt vo dè Luft isch d Messung vo irer Temperadur a je eim drochènè un aagfüüchtetem Thermometer, woby d Messschtell vom zweitè Thermometer mit eim wasserdränchtè Gweeb umwicklet isch un für d Förderig vo dè Vodunschtig mit èm chlynè Lüfter aablõsè wörd. Mithilfe vo dè beidè abgläsenè Wört lòt sich uss èm Mollier-h-x-Diagramm sofort diè zuèghörigo Luftfüüchtigkeit abläsè. S Psychrometer isch s praktische Ergebnis vo dè Witerentwicklig vo sellèrè Messmethodè.

In Dampferzüüger diènèd nebbè Thermometer au Manometer für diè eifach Messig vo dè Dampfparameter.

Wasserdampf i dè Gschichte

Dè Aabligg vo Wasserdampf isch dè Menschè sit dè Nutzbarmachig vom Füèr bekannt; er isch mee odder wènniger unbeabsichtigt bim Kochè odder bim Löschè vo dè Füèrschtellè mit Wasser entschtandè. Èrschti Übberlegigè für diè technischi Nutzig vo Wasserdampf wörred im Archimedes zuègschribbè, dè è Dampfkanonè konschtruyrt hèt. Leonardo da Vinci hèt zu sellem Thema èrschti Berechnigè aagschtellt, wonõch è acht Kilogramm schwèri Kuglè uss enèrè söttigè Kanonè voschossè öppè 1250 Metèr wit flygè würd.

Heron vo Alexandria hèt dè Heronsball, è èrschti Dampfmaschinnè erfundè. Sini Erfindig hèt i dè Antike kein braktischè Nutzwärt gha, si hèt abber diè technischè Möglichkeitè vo dè Nutzig vom Wasserdampf uffzeigt.

Uff dè Denis Papin gòt diè braktischi Uusfüürig vom Schnellkochtopf zrugg. Sellè èrschtè Druggbhälter isch vo Aafang aa mit èm Sicherheitsventyl uusgrüschtet worrè, nõchdem s mit èm Prototûp bi dè èrschtè Vosûèch zuè nèm Kessèlblatzer cho isch.

D Erfindig un Nutzig vo dè Dampfmaschinnè hèt s notwèndig gmacht, s Arbètsmittel Wasserdampf theoretisch un braktisch z untersuèchè. Zu dè Braktiker ghöred dè James Watt un dè Carl Gustav Patrik de Laval, welli durch d Vomarktig vo irè Maschinnè zu woolhabendè Männer worrè sin. Zu dè Theoretiker hèt degegè dè Nicolas Léonard Sadi Carnot ghörd, dè Übberlegigè zum Wasserdampf un dè Dampfmaschinnè agschtellt hèt. I d Reiè vo dè Forscher, wo sich ygehend mit dè Eigèschaftè vom Wasserdampf beschäftigt hèn, ghöred au dè Rudolf Julius Emanuel Clausius un dè Ludwig Boltzmann.

Nutzig i dè Technig

Dampferzüüger
Dampf

Dampfturbinè
Dampf

Kondenser
Wasser

Spysbumpi
Wasser

Wasserdampf wörd i dè Technig in Dampfkessel erzüügt un byschpillswys zuè folgendè Zwèck vowendet:

als Arbètsmittel in Dampfmaschinnè, Dampflokomotyvè un Dampfturbinè,
bi dè Förderig vo Erdöl un als Hilfsmittel bim Steamcrackè für d Hèrschtellig vo Benzin,
als Zwûschèbrodukt bi dè Meerwasserentsalzig,
als èn Rohschtoff für d Hèrschtellig vo Wasser- un Generatorgas durch s Steam-Reforming,
in Dampfheizig un bi dè Sièdeküülig als Dräger vo dè Wärmeenergy.
zum Förderè von flüssigem Wasser mit èrè Dampfschtraalbumpi,
bi dè Wasserdampfdeschtillation als Drybmittel,
Erzüügè von èm Vakuum durch Vodrängig vo dè Luft uss èm gschlossenè Druggbehälter mit aaschlièßender Kondensation.

Diè derzit gröschtè Chraftwärch dampferzüüger hèn è Leischtig vo bis zu 3600 Tonnè Dampf bro Stund. Derartigi Mengè wörred byschpillswys mit èm Wasserroorkessèl breitgschtellt.

Bim technischè Ysatz vo Wasserdampf isch z beachtè, dass Nassdampf im Unterschyd zu dè meischtè anderè Flüssigkeitè un Gaas nit bumpè transportyrt wörrè cha. Diè bim Vodichtè vom Dampf ufftretèdè Wasserschlääg würded d Fördermaschinnè innerhalb vo kürzeschter Zit kabutt machè.

Witeri Aawendigè

für d Boddèschterilisation un Boddèhûgienisyrig durch Dämpfè mit Heißdampf
für d Reinigung mit èm Dampfreiniger,
i dè Chuchi für diè schonendi Zuèbereitig vo Läbensmittel durch Dämpfè,
i dè Mèèlerzüügig, vo allem bi Vollkornmèèl, für d Stabilisyrig vom Fruchtkeimling,
für s Bearbeitè vo Holz im Boots-, Möbel- un Inschtrumtèbau,
für s Erzüügè von èm Vakuum in gschlossenè Druggbhälter durch Vodrängig vo dè Luft un aaschlièßendi Kondensation,
für d Sterilisation vo medizinischè un mikrobiologischè Inschtrumänt durch sognannts autoklavyrè,
für s Büglè vo Wôsch.
I dè Medizin un Therapeutik wörd Wasserdampf für d Wärmeübberdrägig un als Dräger vo therapeutischè Stoff vowendèt:
- Inhalation für d Heilig, öppè vo Huèschtè, odder für d Linderig vo Vokältigè, mit Inhalatorè odder ènèrè Gsichtssauna,
- im Wellnessberych in Dampfbäder.

Gfòòrè durch Wasserdampf

Gringi Mengè Wasserdampf chönned großi Mengè Wärmi un dõmit Energy dransportyrè. Uss sellèm Grund isch s zerschtörerische Potenzial vom dampffüürendè Apparaturè wiè Dampferzüüger un Roorleitigè erheblich. Kessèlblatzer vo Dampfkessèl hèn zu dè schwèrschtè Uufäll i dè Techniggschichtè; söttigi Ereignis hèn i dè Vogangèheit mit eim Schlag Induschtrybetrièb platt gmacht.

Diè Gfòòr entschtòt durch dè „unsichtbare“ Wasserdampf, wellè mit hocher Temperadur un hochem Drugg in eim Straal vo erheblicher Längi uss èm defèktè Dampfkessèl frei uusdrettè duèt. Luègt mò s obbè uffgfüürte h-s-Diagramm aa, bedütet d Freisetzig vo Sattdampf zèrscht è adiabati Zuèschtandsänderig, bi derrè dè Druck reduzyrt wörd. Dè Uusgangspunkt bildet d Sattdampfkurvè rächts vom kritischè Punkt (= Sattdampfzuèschtand im Kessèl). D Druckreduzyrig volauft barallel zu dè x-Achsè (d Enthalpy blybt glych). Dè uusdrettendi Freischtraal vomischlèt sich mit dè Umgebigsluft un küèlt ab. Bi Unterschrytig vo 100 °C (= Sattdampftemperadur bi Umgebigsdruck) fangt dè Dampf aa z kondensyrè un sichtbar z wörrè.

È Gfòòr bi großè Dampfuusdritt isch andererseits d Bildig vo Nebel, wellè für Flüchtende die Orientyrig erschwèrt. Un schlièßlich cha uusschtrömendè übberhitztè Wasserdampf sogar Bränd uuslösè. S Nachvodampfè vo flüssigem Wasser basyrt durch diè i dè Umgebung vo dè defèktè Stèll ydrèttendi Druckvoringerung.

Èn großflächigè Kontagt mit èm Straal Wasserdampf odder heißem Wasser isch wegè dè augèbligglich ydrèttèndè Vobrüèigè tödlich. I dè letschtè Zit sin im Zämmèhang mit Wasserdampf wènniger Uufäll bassyrt, well sich dè Stand vo dè Technig uff sellèm Gebièt permanent zuè größerè Sicherheitè hy entwicklèt hèt.

Uffgrund vo dè großè Volumèunterschyd zwûschè Wasser un Wasserdampf (1:1700) isch es gfòòrlich, beschtimmti Bränd mit Wasser z löschè. Bi nèm Kaminbrand cha s Löschwasser zuè nèm Voryßè vom Kamin füürè un somit d Löschchräft gfôôrdè un Sachschaddè aarichtè. Au èn Fettbrand darf nit mit Wasser glöscht wörrè, well Wasser wegè dè höcherè Dichti unter s brennende Fett glangt, a dè heißè Flächi vodampft un sich dõby uusdeent un brennendes Fett mit ryßt, so chunnt s zuè nèrè Fettexblosion.

Begriff un Stoffwärt

Name: Wasserdampf
witeri Namè: dezuè s nebbèschtehende Diagramm
Summèformlè: H₂O
Dichti bi 100 °C un 1,01325 bar: 0,598 kg/m³
spez. Wärmikapazidät c_p: 2,08 kJ/kgK
Wärmileitfähigkeit $\lambda$: 0,0248 W/(m·K)
Tripèlpunkt: 273,160 K entschpricht 0,01 °C bi 0,00612 bar
kritischè Punkt: 374,150 °C bi : 221,20 bar

Literadur

Allgemeine Meteorologie. Nr. 1. Dütschè Wèttèrdiènscht Zentralamt, Offèbach 1987. (3. Uffl.) ISBN 3-88148-236-9.
Meyers großer Rechen Duden. Bibliographischs Inschtitut, Züri 1969, 1980 (3. Uffl.) ISBN 3-411-00920-9.
Dubbel Kapitel D. Springer, Berlin 1990. (17. Uffl.) ISBN 3-540-52381-2.
Mollier h,s-Diagram for Water and Steam. Springer, Berlin 1998. ISBN 3-540-64375-3.
Walter Wagner: Wasser und Wasserdampf im Anlagenbau. Kamprath-Reiè. Vogel, Würzburg 2003. ISBN 3-8023-1938-9.
Properties of Water and Steam in SI-Units. Thermodûnamischi Eigèschaftè vo Wassèr un Wassèrdampf, 0 - 800 °C, 0 - 1000 bar. Springer, Berlin 1981. ISBN 3-540-09601-9, ISBN 0-387-09601-9.

Weblinggs

È leers TS-Diagramm für Wassèr un Wassèrdampf uff Commons
È leers Mollier-hs-Diagramm für Wassèrdampf in hocher Ufflösig uff Commons
Homepage der International Association for the Properties of Water and Steam (ängl.)
Wassèrdampfdaflè für flüssigs Wassèr un Sattdampf
Wassèrdampfkalkulation – Freeware in MS-Excel, OpenDocument un anderi Formaat
Stefanie Lorenz, Hilke Stümpel: Lernmodul "Kondensation un Füüchtmaaß". Wasser in der Atmosphäre. In: WEBGEO basics / Klimatologie. Inschtitut für Phûsischi Geography (IPG) vo dè Universidäät Fryburg, 1. Oktober 2001, abgruefen am 14. Dezember 2010.
Programmdownload (Win) „Air Humid Handling“ zum Berechnè mithûlf vo dè Mollier h-x-Diagramm
Mollier p-h-Diagramm für Wassèrdampf (Site cha nüme abgrüeft wärde; Suche im Webarchiv)[1] [2] Vorlage:Toter Link/www.chemicalogic.com (PDF; 62 kB)
www.unitica.de: Wasserdampftafel. (Excel-Tabelle; 156 KB) mit den spezifischen Zustandsgrössen Volumen v, Enthalpie h, innere Energie u, Entropie s und isobare Wärmekapazität cp von 0.05 bis 500 bar und 0 bis 800 °C. Archiviert vom Original am 28. September 2007; abgruefen am 14. Dezember 2010.

Einzelnõchwys

↑ Wasserdampftafel. Archiviert vom Original am 19. Januar 2012; abgruefen am 23. April 2014.
↑ NASA Facts (1999): Clouds and the Energy Cycle (PDF-Datei; 85 kB)
↑ Forschungszentrums Jülich (Pressemitteilung vom 31. Mai 2001): Wasserdampf ist Treibhausgas Nr. 1 • Studie unter Jülicher Leitung Archivlink (Memento vom 24. Oktober 2010 im Internet Archive)
↑ Stefan Rahmstorf: Klimawandel – einigi Faktè. In: Uss Bolitik un Zitgschichtè (APuZ 47/2007)
↑ A. Raval, V. Ramanathan: Observational determination of the greenhouse effect. In: Nature. 342, Nr. 6251, 1989, S. 758–761
↑ S. Rahmstorf, H.J. Schellnhuber: Der Klimawandel. C.H. Beck, 6. Ufflaag 2007

Dä Artikel basiert uff ere fräie Übersetzig vu dere Version vum Artikel „Wasserdampf“ vu de dütsche Wikipedia. E Liste vu de Autore un Versione isch do z finde.

[Tafel1-1] Wasserdampftafel. Archiviert vom Original am 19. Januar 2012; abgruefen am 23. April 2014.

[2] NASA Facts (1999): Clouds and the Energy Cycle (PDF-Datei; 85 kB)

[FzJülich-3] Forschungszentrums Jülich (Pressemitteilung vom 31. Mai 2001): Wasserdampf ist Treibhausgas Nr. 1 • Studie unter Jülicher Leitung Archivlink (Memento vom 24. Oktober 2010 im Internet Archive)

[Rahmstorf-APuZ-47-2007-4] Stefan Rahmstorf: Klimawandel – einigi Faktè. In: Uss Bolitik un Zitgschichtè (APuZ 47/2007)

[5] A. Raval, V. Ramanathan: Observational determination of the greenhouse effect. In: Nature. 342, Nr. 6251, 1989, S. 758–761

[6] S. Rahmstorf, H.J. Schellnhuber: Der Klimawandel. C.H. Beck, 6. Ufflaag 2007

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]