Wieso ist Druckluftspray kalt, wenn man die Dose auf den Kopf dreht?
Wenn man eine handelsübliche Dose Druckluftreiniger auf den Kopf dreht und auf den Sprühkopf dreht, dann kommt ein deutlich sichtbarer Nebel heraus, mit dem man in Sekunden geringe Mengen an Wasser gefrieren kann. Was passiert dort physikalisch gesehen? Wieso nur, wenn ich die Dose auf den Kopf drehe? Danke
8 Antworten
Die Dose steht so unter Druck, dass die Druckluft verflüssigt wird. Hält man die Dose richtig herum, versucht flüssige Luft zu entweichen. Vom Aggregatzustand flüssig nach gasförmig ist die Zeitspanne zu kurz, um Gefrierpunkt zu erreichen.
Auf dem Kopf stehend herrscht aber immer noch der gleiche Überdruck, nur dass diesmal schon gasförmige Luft am Loch des Röhrchens anliegt. Diese Luft wird mit dem gleichen Druck nach außen gepresst. Weil unter normaler Atmosphäre (1atü) die vorher so stark zusammen gepressten Teilchen sich in alle Richtungen verteilen, kondensieren sie auch an normal warmen Gegenständen wie zB einem Wasserglas, da der Druckausgleich immer mit einem Temparaturabfall zusammengeht.
Deshalb kann man sich bei kurzer "Konfrontation" mit Wasserdampf aus einem Teekessel auch nicht so verbrühen, als würde man die Hand direkt in den Kessel stecken.
Umgekehrt funktioniert das genauso: Das Ventil eines Fahrradreifens wird sehr heiß, wenn man den Schlauch schnell aufpumpt. Durch die Verdichtung reiben die Moleküle so stark aneinander, dass Hitze freigegeben wird.
Das Ganze ist eigentlich reine Physik, chemisch geht da gar nichts.
Dass Gase beim Ausströmen abkühlen, ist normal (sofern das Gas nicht zu warm ist; Stichwort Joule-Thompson-Koeffizient), das ist die Umkehrung dessen, dass es beim Komprimieren (z.B. Fahrradpumpe) warm wird.
Ein Unterschied zwischen aufrecht und kopfstehender Dose deutet darauf hin, dass sich in der Dose nicht nur komprimiertes Gas, sondern auch Flüssigkeit befindet. Lässt sich das durch Schütteln nachweisen?
Welche Flüssigkeit das sein könnte - keine Ahnung :-( Alle Erklärungen, die darauf hinauslaufen, unter Druck werde die Luft verflüssigt, kannst Du vergessen. Bei Sauer- oder Stickstoff funktioniert das überhaupt nicht bei Raumtemperatur, bei Kohlendioxid bräuchte man dafür zu viel Druck, ca. 50 bar. Sprühdosen arbeiten mit ca. 10 bar.
Stoffe, die sich bei Raumtemperatur und 10 bar verflüssigen lassen, sind einerseits Propan/Butan, welche als (relativ) umweltfreundliche Treibmittel verwendet werden, und andererseits Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe (FCKW), welche früher als Treibmittel verwendet wurden. Erstere sind brennbar, letztere verboten, dürften also in einer als "reine Druckluft" verkauften Dose nicht vorkommen.
Ich habe nicht gesagt, dass die Druckluft Butan enthält. Was ich sagen wollte war eher, dass das wegen der Brandgefahr nciht sein kann. Zumal ich auch keinen Sinn in einem Zusatz egal welchen Treibmittels sehen kann - Treibmittel sind dazu da, Flüssigkeiten zu versprühen. Druckluft braucht kein Treibmittel.
Ich habe also keine Erklärung für die Flüssigkeit in der Dose. Es fehlt auch noch die Antwort von AndyPeer, ob er beim Schütteln seiner Dose etwas bemerkt. hat. Und ich habe keine Dose mit Druckluft, um selber nachzusehen.
Okay, danke. ~~~~~~Trommelwirbel für die Stellungnahme von AndyPeer~~~~~~~?
gasförmig unter druck entweicht, druckluft erwärmt sich, diese nimmt der Umgebung die Wärme und gefriert das Wasser... Auch bei Propangas wird dies passieren....
Wenn ein Gas unter druck steht und aus einem behälter entweicht entfernen sich die Gasmoleküle voneinander. Sie müssen gegen die wechselsirkungskräfte arbeiten. Die Energie dafür kann nicht aus der Umgebung genommen werden. Das Gas nimmt die Energie aus sich selbst. Das Gas kühlt ab.
Weil auch Luft unter hohem Druck "verflüssigt" wird. Wird eine Flüssigkeit gasförmig, breitet sich ihre Masse aus. Da die Temperatur der Flüssigkeit aber mit der Ausbreitung der Masse aufgeteilt wird, nimmt sie gleichmäßig mit der Vermehrung der Masse ab. So wird im Kühlschrank "Kälte" erzeugt. Siehe einmal bei Wikipedia unter Kälteerzeugung und Kompressor nach! Und warum das nur passiert, wenn du die Dose auf den Kopf drehst? Weil du dann nicht das "freie Gas", sondern die sonst unten in der Flasche "liegende" flüssige "Luft" herauslässt an Stelle des leichteren, oben aufliegenden "Gases". Flüssigkeit= schwerer als Gase der Flüssigkeit. Dose : Sprühkopf oben, Gas oben, Flüssigkeit unten. Sprühkopf unten, :Gas oben= Flüssigkeit unten, Flüssigkeit kommt als erstes aus dem Sprühkopf, weil sie durch die größere Dichte von der Schwerkraft stärker angezogen wird als das leichtere Gas.
Wikipedia war schon mal ein guter Tipp!!
Dort findet sich dann auch die Information, dass der kritische Punkt von Stickstoff wie von Sauerstoff bei weit unter 0 °C liegt - bei höheren Temperaturen lässt es sich nicht verflüssigen.
Danke für die gute Erklärung, DH!. "Reine Druckluft" ist also Etikettenschwindel.
Aber heißt das nicht auch, dass Druckluft, weil mit Butan versetzt, brennbar ist? Ich habe noch keine entsprechenden Hinweise auf Reinigungssprays gefunden…?