Frage von holo99, 85

Wird Luft immer kälter, wenn immer mehr Druck drauf ist?

Hallo, stimmt es? Und gibt es dafür eine Berechnungsformel, um dann jedem Bar eine Temperatur zuweisen zu können? Und gibt es noch andere Methoden, die Temperatur der Luft so zu verändern?

Danke im voraus! :)

Antwort
von ThomasJNewton, 29

Das stimmt nicht.

Temperatur und Druck sind erst mal unabhängig voneinander.

Erst mal, weil es schon Zusammenhänge gibt, aber anders als du vermutest:

Statisch:
Wenn du ein bestimmtes Volumen hast, dann steigt der Druck mit steigender Temperatur.
Jedenfalls im Normallfall, wenn sich ein Stoff mit steigender Temperatur ausdehnt.

Dynamisch:
Während des Komprimierens verrichtest du Arbeit gegen den Druck, führst also Energie zu.
Diese Energie macht sich als Wärme bemerkbar.
Und Wärme ist nicht gleich Temperatur!
Ein Luftpumpe wird warm, kühlt sich aber mit der Zeit wieder ab.

Also gilt deine Regel so nicht, und wo es lose Zusammenhänge gibt eher umgekehrt als von dir beschrieben.

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 58

Wenn mkan Luft zusammendrückt, verrichtet man Arbeit (Volumenänderungsarbeit).

Diese Arbeit macht sich in einem Temperaturanstieg bemerkbar, da die geleistete Arbeit in innere Energie (manche sagen auch unkorrekt thermische Energie) umgewandelt wird.

Das merkt man z.B. daran, dass eine Fahrrad-Luftpumpe heiß wird, wenn man den Reifen aufpumpt.

Kommentar von Atomix99 ,

Die wird wohl eher aufgrund der Bewegungsenergie erhitzt.

Kommentar von PWolff ,

Bewegungsenergie der Gasmoleküle und der Wandungsmoleküle der Pumpe.

Reibung in der Pumpe spielt kaum eine Rolle.

Kommentar von holo99 ,

Wie funktionieren denn dann diese Dosen wo kalte Luft raus kommt ?

Kommentar von SlowPhil ,

Dort verrichtet die ausströmende Luft Arbeit, verliert dadurch an innerer Energie und kühlt ab..

Kommentar von Hamburger02 ,

Da passiert das genaue Gegenteil:

In der Dose ist "Luft" bei Zimmertemperatur und sagen wir mal 3 bar Druck. Drückt man auf den Sprayknopf, entweicht die Luft und nimmt dabei den Druck der Umgebung, also etwa 1 bar, an. Hier lässt der Druck also nach, weswegen das ausströmende Gas stark abkühlt.

Kommentar von holo99 ,

Wie könnte ich dies als experiment nachmachen ?

Kommentar von Hamburger02 ,

Nimm ein Rad eines Fahrrades, das leer ist. Vorher misst du die Temperatur (Kontaktthermometer) am Ventil und an der Luftpumpe (möglichst weit vorne am Auslass). Die schreibst du an die Tafel.

Dann pumpst du den Reifen zügig auf und misst beide Temperaturen erneut und schreibst die auf.

Dann erzählst du ein bischen was oder wartest sonst einige Minuten und misst erneut. Beide Messstellen müssten sich abgekühlt haben und ungefähr wieder Zimmertemperatur haben.

Dann öffnest du das ventil und lässt die ganze Luft zügig entweichen, allerdings auch nicht schlagartig.
Dann misst du die Temperatur erneut am Ventil und schreibst es auf. Die müsste nun deutlich gesunken sein.

An dem Aufschrieb müsste man nun deutlich Erwärmung und Abkühlung erkennen können.


Kommentar von holo99 ,

und wenn man Luft nicht unter druck setzt sondern genau das gegenteil macht sprichdenn Raum vergrößert ohne den vergrößerten platz mit Luft zu füllen. was passiert dann ?

Kommentar von Hamburger02 ,

Dann nimmt im Inneren der Druck ab, womit gleichzeitg die Temperatur sinkt.

Für ein ideales Gas in einem geschlossenen System gilt nach dem Idealen Gasgesetz:

p * V / T = const.
p = Druck
V = Volumen
T = absolute Temperatur

V = const. * T/p

d.h., der Quotient aus T/p verhält sich linear zum Volumen. Wird das Volumen verdoppelt, verdoppelt sich auch T/p.

Dabei nimmt T ab, aber noch stärker nimmt p ab, sodass sich der Quotient verdoppelt.

Wie sich die Verdoppelung des Quotienten auf T und p verteilt, hängt von der Wärmekapazität des Gases ab.

Kommentar von Hamburger02 ,

Noch einfacher wird es, wenn Wärme durch die Systemwand gelangt und die Temperatur im Inneren gleichbleibt.
Dann gilt: V = const. /p, da T mit in die Konstante einfließt.

D.h., bei doppeltem Volumen hat man den halben Druck und umgekehrt. Bei halbem Volumen verdoppelt sich der Druck, wenn man nur so langsam drückt, dass die dabei entstehende Wärme sofort abgeführt wird und die Temp. im Inneren konstant bleibt. 

Kommentar von holo99 ,

Und wie sieht das nun in der Praxis aus? Wie kann ich aus Luft kältere Luft erzeugen mit Hilfe von  Unterdruck ??

Kommentar von Hamburger02 ,

Indem du z.B. eine Vakuumpumpe einsetzt und den Vakuumbehälter sehr gut isolierst.

Antwort
von lks72, 33

Die Temperatur eines idealen Gases hängt nur von der Energie ab. Drückt man ein Gas zusammen , dann steckt die aufzuwendende Energie im Gas. Es ist wärmer.
2. Erklärung: Durch das schnelle Zusammendrücken wird die Entropie des Gases auf einen kleineren Raum konzentriert, daher steigt die Temperatur.
In jedem Fall ist es wichtig , dass die Kompression so schnell geht, dass keine Entropie und Energie das Gas verlassen können.

Expertenantwort
von PWolff, Community-Experte für Mathematik & Physik, 26

Meinst du die thermische Schichtung der Atmosphäre?

Antwort
von dompfeifer, 28

Nein, die Sache verhält sich umgekehrt! Ein Gas erhöht bei Kompression seine Temperatur. Siehe dazu Wiki "Allgemeine Gasgleichung". Danach gibt es üblicherweise Wärme an die Umgebung ab bis zum Temperaturausgleich. (vorübergehende) Temperaturabsenkungen von Gasen erreicht man durch die Dehnung des Gases.

Antwort
von kunibertwahllos, 31

Und wenn Volumen konstant , und man erhört druck dann wird das Gas wärmer

Antwort
von kunibertwahllos, 28

Luft/Gas wird kälter wenn sie gestreckt wird, schlagartiges expandieren , aber das kommt hier auf der Erde natürlich nicht vor


Gaslehre in der AUsbildung

Kommentar von WeicheBirne ,

aber das kommt hier auf der Erde natürlich nicht vor

Bei Vulkanschloten und CO2-Feuerlöschern allerdings schon :o)

Kommentar von kunibertwahllos ,

oder im Kühlschrank :D

Kommentar von WeicheBirne ,

Stimmt, da fallen mir jetzt auch noch Kältesprays und das Linde-Verfahren zur Luftverflüssigung ein :D

Kommentar von kunibertwahllos ,

Genau genau 🤗

Antwort
von ckammerer1, 19

Um so mehr druck ausgeübt wird, umso heißer wird ein Raum

Antwort
von Mirsatiuzz, 19

Wenn man die Volumen zusammenbringt dann könnte das möglicherweise entstehen 🤔

Antwort
von Wagota, 27

Luftdruck und Temperatur stehen nicht im Kontakt miteinander.

Kommentar von kunibertwahllos ,

Aber der Luftdruck sorgt dafür das warme Luft aufsteigt und Kälte absinkt aufgrund physikalischer Gegebenheiten

Antwort
von charlynickel, 8

Andersherum:  https://de.wikipedia.org/wiki/Luftdichte

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