Partialdruck Rechner

Willkommen beim Partialdruckrechner — ein Tool, mit dem du den Partialdruck bestimmen und verstehen kannst. Interessierst du dich für einige Gesetze der Chemie, wie z. B. das Dalton-Gesetz (Gesetz der Partialdrücke)? Möchtest du wissen, wie man den Partialdruck berechnet? Dann bist du hier genau richtig. Wir stellen dir vier Partialdruckformeln vor, also lies weiter!

Interessierst du dich auch für die Thermodynamik? Dann schau dir unseren Gasgesetze Rechner 🇺🇸 an.

Druck ist die Kraft, die orthogonal auf eine Oberfläche wirkt. Wenn ein Gemisch aus idealen Gasen (d. h., wenn die Moleküle nicht miteinander wechselwirken) in einem Behälter versiegelt wird, diffundieren die Gase und füllen den gesamten verfügbaren Raum aus. Der Partialdruck einer Komponente dieses Gemischs ist der Druck, den dieses einzelne Gas ausübt.

Das Dalton-Gesetz besagt Folgendes:

Der Gesamtdruck, den ein Gasgemisch auf die Wände eines Behälters ausübt, ist gleich der Summe der Partialdrücke der einzelnen Gase.

Es wird mit folgender Gleichung veranschaulicht:

Gesamtdruck = p₁ + p₂ + ... + p_n,

wobei p₁, p₂ und so weiter bis p_n den Partialdruck jeder gasförmigen Komponente darstellen.

Das kann auch wie folgt dargestellt werden:

Partialdruck = Gesamtdruck × Molanteil,

wobei der Molanteil das Verhältnis der Mole des ausgewählten Gases zum gesamten Gasgemisches ist. (Weitere Informationen findest du im Stoffmengenanteil Rechner 🇺🇸).

Wir sehen, dass der Partialdruck einer Komponente proportional zu ihrem Molanteil ist.

Die obige Formel ist eine der vier Partialdruckformeln, die unser Rechner anbietet. Welche du wählst, hängt von den Daten ab, die du zuvor gesammelt hast.

Nach dem Idealen Gasgesetz:

wobei:

• $p$ — Druck des Gases;
• $V$ — Volumen des Gases;
• $n$ — Stoffmenge des Gases;
• $R$ — Gaskonstante, 8,3145 J/mol·K; und
• $T$ —Temperatur des Gases.

Wenn du den Partialdruck einer Komponente eines Gasgemischs berechnen möchtest, verwende die folgende Formel (abgeleitet von der oben genannten):

wobei:

• $p_i$ — Partialdruck des einzelnen Gases;
• $n_i$ — Anzahl der Mole des einzelnen Gases;
• $T_\text{m}$ — Temperatur des Gemischs; und
• $V_\text{m}$ — Volumen des Gemischs.

Jetzt weißt du, wie du den Partialdruck mithilfe des idealen Gasgesetzes berechnen kannst. Kommen wir nun zu den letzten beiden Formen der Partialdruckgleichung, die beide das Henry-Gesetz verwenden.

Das Henry-Gesetz besagt:

Der Partialdruck eines Gases über einer Flüssigkeit ist proportional zur Menge des in dieser Flüssigkeit gelösten Gases.

Der Koeffizient dieser Proportionalität ist die Konstante des Henry-Gesetzes. In der folgenden Tabelle findest du seinen Wert für einige der häufigsten Gase in Wasser bei 298 K:

Das Henry-Gesetz ist nur bei niedrigen Gasdrücken (Drücke < 1000 hPa), konstanten Temperaturen (normalerweise 293,15 K) und wenn die Moleküle im Gleichgewicht sind, genau.

Wie berechne ich den Partialdruck mit der Henry-Konstante? Es gibt zwei Methoden:

1. Wenn die Konzentration des gelösten Stoffes gegeben ist:

   Druck = K_H1 × Konzentration,

   wobei:

   • K_H1 — Henry-Konstante in l·atm/mol.

2. Der Molanteil der gelösten Substanz ist gegeben:

   Druck = K_H2 × Molanteil,

   wobei:

   • K_H2 — Henry Konstante in [atm].

Verwenden wir die Gleichung des Henry-Gesetzes in einem Beispiel. Nehmen wir an, du möchtest den Partialdruck von Distickstoff (N₂) in einem Behälter berechnen. Seine Konzentration beträgt 1,5 mol/l (Mol pro Liter). Alles, was du tun musst, ist, die Henry-Konstante in der obigen Tabelle zu überprüfen und die Zahlen in die Partialdruckformel eingeben:

Druck = 1,5 mol/l · 1639,34 l·atm/mol = 2459 atm = 249,159 kPa.

Ganz einfach, oder?

• Wenn du ein Unterwassertaucher bist, ist es wichtig, den Druck zu berücksichtigen. Taucher atmen normalerweise ein Gemisch aus Sauerstoff und Stickstoff. Beim Tauchen bis zu einer Tiefe von etwa 35 Metern ist das Standardgemisch sicher. Wenn der Druck bei tieferen Tauchgängen steigt, wird der Sauerstoff giftig und kann eine Narkose verursachen. Deshalb verwenden technische Taucher (die sehr tief tauchen) andere Atemgemische als Hobbytaucher.

• In der Medizin messen Ärzte bei einer arteriellen Blutgasanalyse den Partialdruck von Kohlendioxid und Sauerstoff. Anhand dieser Messungen können sie den pH-Wert des Blutes ihres Patienten berechnen.

• Es mag dich überraschen, dass sich der Luftdruck mit der Höhe und der Temperatur ändert. Das ist wichtig für Menschen, die auf hohe Berge wandern — je niedriger der Druck, desto schwieriger ist das Atmen. (Erfahre mehr im Luftdruck in der Höhe Rechner).