Warum ist Luft ein regelmässiges Gemisch und nicht mit Phasen getrennt?
Der Titel sagt eigendlich schon alles. Also zum Beispiel Stickstoff und Sauerstoff besitzen ja verschiedene Dichten und müssten sich doch eigendlich Trennen? Oder ist das bei Gasen anderst? Weil die Luft ist ja nicht ein Bestimmtes Molekül also sollten sich doch alle Moleküle nach der Dichte trennen oder wo mache ich einen denkfehler? beschäftigt mich schon den ganzen Tag ;D
5 Antworten
Aufgrund der Brownschen Molekularbewegung sind Gasgemische immer homogen. Die Teilchen habenzu geringe Wechselwirkungen untereinander, um sich zu Phasen zu vereinigen.
Luft ist immer in Bewegung. Es gibt keinen Stillstand in der Atmosphäre. Kalte und Warme Luft sorgen für ständige Bewegungen auch in den obersten Schichten wird Luft noch bewegt. Denk mal an die Jetstreams als Beispiel. Daher hat Luft keine Zeit um sich zu trennen und in einzelnen Gas Schichten verbleiben zu können. Aber gehen würde es, wenn Luft wirklich stehen würde. In Bodennähe kommt es manchmal in einigen Regionen zu dem abtrennen. In Wäldern wo Sauerstoff produziert wird und es sehr Windstill ist als Beispiel. Oder denk mal an Vulkanismus. Auch dort kann es Regional zu Abtrennungen kommen. Sogar Tiere und Menschen sind schon an hohen Konzentrationen, giftigen Gases gestorben. Ist es aber Windig, ist keine Gefahr.
Stickstoff und Sauerstoff trennen sich aufgrund der Schwerkraft tatsächlich ein bisschen. Man kann den Trennungskoeffizienten über die Boltzmann-Verteilung ausrechnen. Angenommen du hast auf Meereshöhe einen Sauerstoffpartialdruck von 0,2 atm und einen Stickstoffpartialdruck von 0,8 atm. Dann hast du in z.B. 1000 m Höhe einen O2-Partialdruck bei 293K (20°C) von
p = 0,2 * exp (-Mgh/RT) = 0,2 * exp ( (-32*10^-3*9,81*1000) / (8,3144 * 293) = 0,17582atm
und N2-Partialdruck von
p = 0,2 * exp (-Mgh/RT) = 0,8 * exp ( (-28*10^-3*9,81*1000) / (8,3144 * 293) = 0,71470atm
Der Sauerstoffanteil (auf 1atm bezogen) sinkt also von 0,2 auf 0,1974.
Bei einer Verteilung findet IMMER ein Wechselspiel zwischen Entropie und Enthalpie statt. Weil die Zwischenmolekularen Kräfte bei Gasen so gering sind, sind diese immer nahezu homogen verteilt.
hast du für M einfach bei O2 16g/mol x 2 = 32g/mol genommen? und bei N halt 14g/mol? und das *10^-3*9 kann ich nicht nachvollziehen? und für was steht R? danke!! (habe deine antwort erst jetzt gesehen....)
Ja, M ist das Molekulargewicht und mit 16 bzw. 14 g/mol genau genug angenommen (wollte nicht nachschlagen)
g = Erdbeschleunigung = 9,81 m/s² (z.B. auf der Venus trennen die sich noch schlechter)
h = Höhe in m
T = Temperatur in K (je heißer, je schlechter trennen sich Gase)
R = allgemeine Gaskonstante = 8,3144 J /(mol * K)
hm... das ist wie mit Öl und Wasser... wenn sich das nicht bewegt, dann trennt es sich... aber solange es bewegt wird, geht es ineinander über..
nun ist die Atmosphäre ja in Ständiger bewegung durch Erdrotation, Klima, Winde, Atmung der Lebewesen und und und und
xDDD achsooo jaa logisch das bewegt sich jaa alles ^^
haha danke xD aber sonst würden (wenn alles windstill währe) sich die Moleküle trennen? oder sind die Gase inneinander löslich/mischbar? :)
Nein, das hat NICHTS mit äußerer Bewegung zu tun. Sonst würde sich der Sauerstoff in der stehenden Luft absetzen.
zb.. in einem raum. stell dir vor wenn du in den dachstock willst strömt der O2 entgegen xD
Nein, wie auch bei flüssigkeiten, ist die dichte nicht das entscheidende kriterium.
oh das tönt ein bisschen professioneller.. :D danke
also das bedeuetet, dass alle gase miteinander mischbar sind?