Tauchlexikon

Gasgesetz, allgemeines

Das allgemeine Gasgestz ist uns im Prinzip schon als Kombination der Gesetze von Boyle-Mariotte und Gay-Lussac begegnet.

p ^. V = R ^. T

Diese Gleichung beschreibt das Verhalten von einem → Mol eines Gases. Sie verknüpft das Volumen (V), den Druck (p) und die Temperatur (T) eines Gases mit der sog. Gaskonstante (R). R hat den Wert von 8.31451 J/K mol. Mehr darüber erfährt man in den Abschitten über → ideales bzw. → reales Gas des Wörterbuches.

Gas, ideales

Ideales Gas ist eine Erfindung der Physiker, um die Volumen-Druck-Temperatur-Abhängigkeiten bei Gasen beschreiben zu können. Für ein Mol ideales Gas gilt der Zusammenhang:

p ^. V = R ^. T

R ist die Gaskonstante und hat den Wert R = 8.31451 J K^-1 mol^-1 Bei konstanter Temperatur bedeutet dies, daß bei doppeltem Druck das Volumen nur halb so groß ist. Genau so wie man es im Tauchunterricht (oder schon in der Schule) gelernt hat. Leider sind die Voraussetzungen für ein ideales Gas in der Praxis (in der Wirklichkeit) nicht immer sehr gut erfüllt. Dies bedeutet, daß es beim → realen Gas (z.B. Luft) mehr oder weniger groß e Unterschiede zu dem recht einfachen Verhalten gibt, das durch obige Gleichung angegeben wird.

Gas, reales

Die tatsächlich existierenden Gase und Gasgemische zeigen bei groß em Druck bzw. hoher Temperatur recht deutliche Abweichungen gegenüber dem Verhalten → idealer Gase. Dies liegt u.a. daran, daß die Moleküle oder Atome der realen Gase selbst ein bestimmtes Volumen einnehmen und nicht punktförmig sind wie dies für das ideale Gas angenommen wird. Dieses von den Gasmolekülen eingenommene Volumen fehlt natürlich dem Gas, so daß die Gasgleichung korrigiert werden muß. Für das Volumen von einem Mol Gas erhält man:

(p +

a / V²

) ^. (V - b) = R ^. T

Gas	a [Pam⁶ mol^-2]	b [10^-5 m³ mol^-1]
H₂	0.0246	2.66
N₂	0.137	3.86
CO₂	0.3636	4.29
Luft	0.1348	3.64

Van der Waals Konstanten einiger Gase

Man kann sich diese Konstanten auch leicht selbst ausrechnen, wenn man die kritische Temperatur T_k und den kritischen Druck p_k des Gases kennt. Es gilt:

a = (27 R² T_k²⁾ / 64 p

b= R T_k/8 p_k

R ist die Gaskonstante und hat den Wert R = 8.31451 J K^-1 mol^-1.

Die nächste Tabelle zeigt eine Gegenüberstellung des Volumens von einem Mol idealem Gas zu dem von Luft. Die Temperatur beträgt in beiden Fällen 20^°C. Aus der letzten Spalte ist ersichtlich, daß bis zu etwa 230 bar das Volumen der Luft kleiner ist als das der gleichen Menge eines idealen Gases. Über diesem Druck ist das Volumen größer als das mit der idealen Gasgleichung berechnete.

p [bar]	V_{I Gas [l]}	V_{Luft [l]}	V_Luft/V_{I Gas}
1	24.3615	24.3426	0.9992
10	2.43615	2.41763	0.9924
30	0.81205	0.79449	0.9784
50	0.48723	0.47079	0.9663
100	0.24362	0.23083	0.9475
150	0.16241	0.15431	0.9501
200	0.12181	0.11887	0.9759
230	0.10592	0.10602	1.0009
300	0.08121	0.08763	1.0791
400	0.06090	0.07417	1.2178

Druck-Volumen Beziehung von Luft und idealem Gas; für jeweils ein Mol

Diese Tabelle gilt jedoch nur für eine Temperatur von 20^°C. Die genaue Temperaturabhängigkeit zu diskutieren führt an dieser Stelle jedoch zu weit. Für die Tauchpraxis des Sporttauchers ist dies jedenfalls kaum von Bedeutung, wie die ganze Diskussion um ideales bzw. reales Gas. Für Gasgemische sei noch darauf hingewiesen, daß bei realen Gasen die Partialdrücke der Gaskomponenten sich gegenseitig beeinflußen. Aber wiederum ist der Effekt für die Sporttaucherei (auch NITROX-tauchen u.ä.) vernachlässigbar.

Gay-Lussac

Dieses Gesetz ergänzt in gewisser Weise das von Boyle-Marotte. Es besagt, daß der Druck (p) einer abgeschlossenen Gasmenge bei konstantem Volumen proportional zu der Temperatur (T) des Gases ist.

p = const. ^. T

Kombiniert man dies nun mit dem Gesetz von Boyle-Mariotte erhält man:

p ^. V

= k

Leider kann man nicht die gewohnte Tempertur in Celsius nehmen um mit diesem Gesetz zu rechnen. Man muß erst in in die Kelvin Skala umrechnen.

Gegenlunge

Ein-oder Ausatembeutel in einem Kreislaufgerät

Glaukom

Sammelbegriff für Krankheiten des Auges mit erhöhtem intraokularem Druck; (z.B. grüner Star)

Glottis

Stimmritze

Glykogen

tierische Stärke

Glykolyse

Abbau von → Glykogen

Grundzeit

die Zeitspanne vom Verlassen der Wasseroberfläche beim Abtauchen bis zum Beginn des → Austauchens