Definition

Als Druckluft, umgangssprachlich auch Pressluft, bezeichnet man komprimierte Luft. Komprimiert heißt, dass die einzelnen Gasteilchen der Luft auf engerem Raum als vorher zusammengedrückt sind. Druckluft dient verschiedenen Zwecken. Im Bergbau diente es als Energieträger (etwa für Loks), im Tauchsport ist es der Luftvorrat für Taucher und in der Steuerungstechnik wird Druckluft in Schläuchen bewegt, um damit Schaltvorgänge vorzunehmen.

Beispiele in bar

Die Einheit bar gibt an, wieviel mal so viele Luftteilchen in etwa pro Volumeneinheit vorhanden sind wie bei normaler Umgebungsluft. Fahrradreifen haben Drücke von etwa 3 bis gut 5 bar. Die Luft in Taucherflaschen ist bis auf etwa 200 bar verdichtet. Druckluft als Energieträger oder zur Reinigungszwecken hat Drücke von etwa 6 bis 8 bar. Druckluftgewehre arbeiten mit etwa 300 bar. Siehe mehr unter bar [Einheit] ↗

Luft als ideales Gas

Im sogenannten Teilchenmodell der Physik kann man sich die Luft als eine Ansammlung einer sehr großen Anzahl von kleinsten, oft kugelig gedachten Teilchen vorstellen. Diese Teilchen fliegen jedes für sich mit hoher Geschwindigkeit, z. B. 300 Meter pro Sekunde durch den Raum. Dabei verändern sie im Flug weder ihre Richtung noch ihre Geschwindigkeit. Nur wenn zwei oder mehr Teilchen zusammenstoßen, tauschen sie dabei Impuls und Energie aus, wobei sie auch ihre Geschwindikeit und meistens auch ihre Flugrichtung ändern.

MERKSATZ:

Luft bei normalen Umgebungstemperatur und Drücken bis etwa 200 bar wird oft als ideales Gas behandelt. Damit ergeben sich besonders einfache Formeln und Rechnungen.

Tatsächlich bestehen die Luftteilchen zwar nicht aus kleinsten Kügelchen. Und tatsächlich wirken zwischen ihnen auch anziehende Kräfte. Die Anziehungskräfte wirken aber nur auf kurze Entfernungen. Sind die Kügelchen weiter voneinander entfernt, lässt die Stärke der Anziehungskräfte zwischen den gedachten Kügelchen schnell nach. Für viele praktische Rechnungen reicht das einfache Modell von den Kügelchen ohne Anziehungskraft aus. Man kommt damit zu Ergebnissen, die gut auf die Wirklichkeit pssen. Dieses sehr erfolgreiche Modell bezeichnet man auch als ideales Gas ↗

Druckluft als reales Gas

Die Annahmen des idealen Gases gelten umso schlechter je höher der Druck ist. Ein praktisches Maß dafür, ab wann ein Gas als reales Gas betrachtet werden sollte, ist der Realgasfaktor. Wenn dieser nahe bei 1 liegt, kann man mit den Gesetzen des idealen Gases gut arbeiten. Bei höheren Drücken, insbesondere ab etwa 100 bar, müssen die zwischenmolekularen Kräfte (Van-der-Waals-Kräfte) berücksichtigt werden, da sie nicht mehr vernachlässigt werden können. In der Praxis wird oft auch bei Drücken von 200 bar und darüber noch das ideale Gasgesetz verwendet, wobei Korrekturfaktoren angewendet werden, um die Abweichungen zu berücksichtigen. Siehe auch reales Gas ↗

Beispielsweise ist in einer mit 300 bar gefüllten 10 Liter-Flasche nicht die erwartete Menge von 3000 Litern Luft (im Vergleich zu einem Bar), sondern nur etwa 2700 Liter Luft enthalten, da das Gesetz von Boyle-Mariotte für reale Gase bei hohen Drücken nicht mehr exakt gilt. Siehe auch Gesetz von Boyle-Mariotte ↗

Fußnoten

Der Realgasfaktor, auch bekannt als Kompressionsfaktor, gibt das Verhältnis des molaren Volumens eines realen Gases zum molaren Volumen eines idealen Gases an. In der Praxis weichen die Werte des Realgasfaktors je nach Druck und Temperatur stark von 1 ab, wobei 1 den Zustand eines idealen Gases darstellt. Stickstoff (N₂): Bei einer Temperatur von 173 K und einem Druck von 100 bar beträgt der Realgasfaktor Z=1,093. Siehe auch Realgasfaktor ↗

Siehe auch

Bar ↗
Bergmannslexikon ↗
Druck ↗
Druckluftkanone (Ballon) (externer Link)
Gesetz von Boyle-Mariotte ↗
Kinetische Gastheorie ↗
Pascal ↗
Physik-Lexikon ↗
Realgasfaktor ↗
Teilchenmodell ↗
Vakuum [Art Gegenteil] ↗
WH54 Druckluftkanone ↗