Gasgemisch

Gasgemisch

Gasgemische sind Gase aus mindestens zwei verschiedenen chemischen Elementen oder chemischen Verbindungen.

Das bekannteste und häufigste Gasgemisch ist die Luft in der Erdatmosphäre. Gasgemische sind immer homogene Stoffgemische.

Gemischeigenschaften

Die Stoffwerte von Gasgemischen können näherungsweise aus den Stoffwerten der einzelnen Komponenten durch Interpolation und Mischungsregeln berechnet werden. Im Folgenden bezeichnet Mi die Molare Masse, xi den Stoffmengenanteil und wi den Massenanteil der i-ten Spezies (Bestandteil) des Gasgemisches.

Für ideale Gemische gelten folgende Beziehungen:

Mittlere Molare Masse:
M=ixiMi=(iwi/Mi)1

Massenanteil:
wi=xiMiM

Dichte:
ρ(T)=(iwi/ρi(T))1 (s. Gesetz von Amagat)

Spezifische Enthalpie:
h(T)=iwihi(T)

Spezifische Wärme:
c(T)=iwici(T)

Spezifische Entropie:
s(T)=iwisi(T)+RiwiMiln(MiMwi)

Diffusionskoeffizient:
Dim=1xijxj/Dij

Dij
ist der Diffusionskoeffizient der Spezies
i
in der Komponente
j
Dim
der Diffusionskoeffizient der Spezies
i
in der Mischung.

Viskosität η und Wärmeleitfähigkeit λ:
η(T)=ixiηi(T)jxjΦij(T)

λ(T)=ixiλi(T)jxjΦij(T) (Mischungsformel nach Wassiljewa[1])

Die Korrekturfaktoren
Φij(T)
ergeben sich nach Mason und Saxena[2] aus den Viskositätskoeffizienten
ηi(T)
und den Molaren Massen
Mi
der Bestandteile:
Φij(T)=122(1+MiMj)1/2[1+(ηi(T)ηj(T))1/2(MjMi)1/4]2

Adiabatenexponent
Der Adiabatenexponent κ eines idealen Gasgemischs ergibt sich aus den Adiabatenexponenten κi der einzelnen Komponenten:

κ=ixiκiκi1ixiκi1

Gasmischanlagen

Technische Gasgemische werden mit Hilfe von Gasmischanlagen (Gasmischstation, Gasmischsystem) aus Einzelgasen oder Gasgemischen erzeugt. Gasmischanlagen werden z. B. in der Biotechnologie verwendet um Gasgemische zur Begasung von Fermentern zu erzeugen. Durch die geregelte Beimischung vom CO2 kann z. B. der pH-Wert des Mediums geregelt werden.

Beispiele für Gasgemische mit technischer Anwendung

Literatur

  1. VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen (GVC): VDI-Wärmeatlas; 6. Auflage, VDI-Verlag, Düsseldorf 1991
  2. Mason, E.A., u. S. C. Saxena: Phys. Fluids 1 (1958), 361

Weblinks