Zusammenhang Luftdruck,Dampfdruck,Siedepunkt?
Folgende Zusammenhänge stimmen doch eigentlich oder ?:
Je Größer die Temperatur, desto größer der Dampfdruck.
Je größer der Dampfdruck, desto niedriger liegt der Siedepunkt.
Je kleiner der Luftdruck, desto geringer liegt der Siedepunkt.
Wenn jetzt z.B. ein Luftdruck herrscht, der unter dem Normaldruck liegt, dann siedet z.B. Wasser ja schon vorher.
Wenn der Luftdruck jetzt über dem Normaldruck liegt, dann siedet eine Flüssigkeit erst bei höheren Siedetemperaturen. Ist ein Beispiel hier der Dampftopf ? Eigentlich sollte ja beim Dampftopf der Dampfdruck steigen oder nicht ? Aber wenn der Luftdruck größer als Normaldruck ist(konkret bei diesem Beispiel), dann muss der Siedepunkt ja höher liegen . Also muss hier ja der Dampfdruck niedriger sein. ? Irgendwie ist das ein Widerspruch ?
5 Antworten
Also, Du machst den Dampftopf zu, erstmal herrscht dadrin ja trotzdem Normaldruck. Dann stellst Du den auf den Herd, Luft und Wasser werden erhitzt -> da kein Platz zur Ausdehnung vorhanden ist, steigt der Druck. Der Siedepunkt steigt an.
Irgendwann beginnt das Wasser zu kochen, es dehnt sich also aus -> der Druck steigt noch weiter -> der Siedepunkt steigt ebenfalls. Dadurch ergibt sich irgendwann ein gleichgewicht. Gäbe es diesen "Widerspruch" nicht, würde - wenn man zu viel Wasser einfüllt - der Druck irgenwann ins unendliche steigen, weil sich der Siedepunkt immer weiter verringert.
Dadurch, dass der Siedepunkt aber steigt, sind in einem Dampftopf höhere Temperaturen möglich als in einem normalen Topf (und die Lebensmittel werden deutlich schneller gar).
Siedetemperatur und Dampfdruck sind unmittelbar voneinander abhängig. Den Zusammenhang kann man der sogenannten Siedekurve entnehmen, hier ein Beispiel für Wasser:
Grundsätzlich muss man bei der Betrachtung zwei Systeme unterscheiden:
a) offene Systeme, bei denen grundsätzlich der Luftdruck herrscht. Hier gibt der Luftdruck die Siedetemperatur vor. Ein offenes system wäre ein normaler Kochtopf.
b) geschlossene Systeme: hier gibt die Temperatur der Flüssigkeit den im Inneren des System herrschenden Dampfdruck vor. Ein geschlossenes System wäre z.B. ein Schnellkochtopf.
Zu deinen konkreten Aussagen:
1)Je Größer die Temperatur, desto größer der Dampfdruck.
Das stimmt. Aber erst oberhalb der Siedetemperatur bestimmt bei geschlossenen systemen der Dampfdruck den Gesamtdruck.
Unterhalb der Siedetemperatur ist der Dampfdruck nur ein Teil des Luftdruckes und der Gesamtdruck wird letztlich durch den Luftdruck bestimmt. Über den Dampfdruck kann man dann allerdings ausrechnen, wieviel Wasser in der Luft bei 100% Feuchtigkeit sind.
2) Je größer der Dampfdruck, desto niedriger liegt der Siedepunkt.
Das ist definitiv falsch. Aus der obigen Siedekurve ergibt sich eindeutig, dass bei steigender Siedetemperatur auch der Dampfdruck steigt und umgekehrt, bei steigendem Dampfdruck steigt auch die Siedetemperatur.
3) Je kleiner der Luftdruck, desto geringer liegt der Siedepunkt.
Das ist definitv korrekt bei offenen Systemen.
In einem offenen Topf siedet erhitztes Wasser dann, wenn sein Dampfdruck den Luftdruck der Umgebung übersteigt.
Die Siedetemperatur des Wassers ist also vom Luftdruck abhängig und nimmt mit zunehmender Höhe ab, da der natürliche Luftdruck der Erde mit zunehmender Entfernung vom Meeresspiegel kleiner wird.
In 2000 m Höhe siedet Wasser bei 93 °C, in 8000 m Höhe bereits bei 74 °C.
Als Faustregel gilt: Der Siedepunkt wird pro 300 m um etwa ein Grad abgesenkt.
So lässt sich durch die Bestimmung der Siedetemperatur von reinem Wasser die jeweilige Höhe über dem mittleren Meeresspiegel abschätzen.
Unter Druck ist das anders da steigt die Temperatur um so mehr Druck bevor das Wasser kocht .
Wird Wasser in einem luftdicht verschlossenen Topf erhitzt, kann die Temperatur des flüssigen Wassers über 100 °C steigen, weil der Siededruck und damit auch der Siedepunkt sich erhöhen.
Mit dem Schnellkochtopf können auch in Höhenlagen, in denen Wasser unter normalen Bedingungen nicht auf 100 °C erhitzt werden kann,
Im Dampftopf wird der Dampfdruck des heißen Wassers nicht kleiner, sondern nur der Umgebungsdruck höher. Dadurch erhöht sich der Siedepunkt, weil ja der Dampfdruck (entsprechend dem höheren Umgebungsdruck) ebenfalls höher sein muss, damit das Wasser zu sieden beginnt.
- Die Aussagen sind unvollständig und daher nur teilweise richtig, denn es fehlen jeweils die Angaben dazu, welche übrigen Parameter konstant gehalten werden.
- Je höher die Temperatur, desto größer der Dampfdruck -- ist richtig, wenn es sich um den gleichen Stoff handelt.
- Je größer der Dampfdruck, desto niedriger ist der Siedepunkt -- ist eigentlich falsch oder zumindest aussagelos ohne weitere Angaben. Bei verschiedenen Stoffen A und B hat derjenige den niedrigeren Siedepunkt, der bei gleicher Temperatur den höhen Dampfdruck hat. Wenn man nur einen Stoff betrachtet, dann ergibt die Aussage keinen Sinn. Die Siedetemperatur ist erreicht, wenn Dampfdruck gleich Umgebungsdruck wird, aber die Siedetemperatur ändert sich nicht durch den Dampfdruck. Es geht nur um den Vergleich von Dampfdruck und Umgebungsdruck. Der Dampfdruck selbst ist nur abhängig von der Temperatur.
- Je niedriger der Umgebungsdruck, desto niedriger der Siedepunkt. Das ist richtig, wenn man die gleiche Flüssigkeit betrachtet. Siedepunkt bedeutet, Dampfdruck gleich Umgebungsdruck. Wenn der Umgebungsdruck niedriger ist, dann wird der Dampfdruck schon bei niedrigerer ihm gleich werden.
- Schnellkochtopf: Das System ist geschlossen oder zumindest im Druck erhöht, der Umgebungsdruck (also im Topf!) steigt mit zunehmender Temperatur an und übersteigt den normalen äußeren Luftdruck. Sieden bedeutet Dampfdruck gleich Umgebungsdruck (im Topf). Wenn der Druck innen höher ist, dann ist eine höhere Temperatur nötig, damit der Dampfdruck so hoch wie der Umgebungsdruck wird.
- Schnellkochtöpfe nutzen die Tatsache aus, dass bei höherem Druck die Siedetemperatur höher ist. Das Essen wird also nicht bei 100 °C sondern z.B. bei 110 °C gekocht.