Was ist Druckluft?
4 August, 2022
Druckluft ist allgegenwärtig, aber was genau ist Druckluft? Wir stellen Ihnen die Welt der Druckluft und die grundlegende Funktionsweise eines Kompressors vor.
Die Wissenschaft der Aggregatzustände
Um die Funktionsweise von Druckluft zu verstehen, ist eine grundlegende Einführung in die Physik hilfreich. Zu Beginn erläutern wir die Struktur der Materie. Anschließend erfahren Sie mehr über die vier verschiedenen Aggregatzustände und über Moleküle.
Woraus besteht Materie?
Alle Stoffe, ob gasförmig, flüssig oder fest, bestehen aus Atomen. Atome sind daher die Grundbausteine der Materie, obwohl sie fast immer Teil eines Moleküls sind.
Ein Molekül besteht aus mehreren Atomen, die zusammen mit anderen Atomen derselben oder einer anderen Art gruppiert sind. Atome bestehen aus einem dichten Kern, der wiederum aus Protonen und Neutronen besteht und von mehreren kleinen, leichten und sich schnell drehenden Elektronen umgeben ist.
Es gibt weitere Bausteine, die jedoch nicht stabil sind. All diese Partikel zeichnen sich durch vier Eigenschaften aus:
- Elektrische Ladung
- Ruhemasse
- Mechanischer Impuls und
- Magnetisches Moment
Die Anzahl der Protonen im Kern entspricht der Atomzahl des Atoms. Die Gesamtzahl der Protonen und die Anzahl der Neutronen entsprechen zusammen in etwa der Gesamtmasse des Atoms, da Elektronen fast keine Masse haben.
Diese Informationen finden sich im Periodensystem der Elemente. Die Elektronenhülle enthält genauso viele Elektronen wie sich Protonen im Atomkern befinden. Das bedeutet, dass ein Atom in der Regel elektrisch neutral ist.
Schon gewusst?
Der dänische Physiker Niels Bohr stellte 1913 das Bohrsche Atommodell vor. Er zeigte, dass Atome nur in einem sogenannten stationären Zustand und mit einer bestimmten Energie auftreten können. Wenn das Atom von einem Energiezustand in einen anderen übergeht, wird eine Strahlungsquantenmenge emittiert. Dies wird als Photon bezeichnet.
Diese unterschiedlichen Übergänge zeigen sich in Form von Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen. Im Spektrograph werden sie als Linien im Linienspektrum des Atoms angezeigt.
Was sind die vier Aggregatzustände?
Durch chemische Bindung zusammengehaltene Atome werden als Moleküle bezeichnet. Diese sind so klein, dass 1 mm3 Luft bei atmosphärischem Druck ca. 2,55 x 10<2>16 Moleküle enthält.
Grundsätzlich können alle Stoffe in vier Zuständen vorkommen:
- Fest
- Flüssig
- Gasförmig und
- Plasmazustand
Dies sind die verschiedenen Aggregatzustände.
Im festen Zustand sind die Moleküle eng in einer Gitterstruktur mit starker Bindung gepackt. Bei Temperaturen über dem absoluten Nullpunkt tritt ein gewisses Maß an Molekularbewegung auf. In diesem Zustand werden Schwingungen um eine neutrale Position ausgeführt, die schneller werden, wenn die Temperatur steigt.
Wenn ein Stoff im festen Zustand stark erhitzt wird, bewegen sich die Moleküle sehr stark und lösen sich schließlich. Die Substanz schmilzt dann und verwandelt sich in eine Flüssigkeit. Wird die Flüssigkeit weiter erwärmt, bricht die Bindung der Moleküle vollständig auf, und die flüssige Substanz geht in den gasförmigen Zustand über. Sie dehnt sich dann in alle Richtungen aus und vermischt sich mit den anderen Gasen im Raum.
Wenn Gasmoleküle abgekühlt werden, verlieren sie an Geschwindigkeit und gehen miteinander wieder eine Bindung ein, sodass Kondensation entsteht. Wenn die Gasmoleküle jedoch weiter erwärmt werden, zerfallen sie in einzelne Teilpartikel und bilden ein Plasma aus Elektronen und Atomkernen.
Die Bedeutung für Druckluftsysteme
Dieser Artikel vermittelt ein grundlegendes Verständnis dessen, woraus Materie besteht und wie sich Materie verändert. Dies ist nützlich, da in Druckluftsystemen schnelle Temperaturänderungen stattfinden, die dazu führen, dass Partikel vom gasförmigen in den flüssigen Zustand übergehen.
Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie sich dies speziell auf Ihre Geräte auswirkt, empfehlen wir Ihnen, sich über Trocknungssysteme zu informieren. Bei Kompressoren ist es wichtig, Feuchtigkeitsansammlungen so weit wie möglich zu vermeiden.
Testen Sie Ihr Wissen! Können Sie die Frage beantworten?
Wie sieht die Struktur der Materie aus?
Die Struktur der Materie bezieht sich auf die Art und Weise, wie Atome und Moleküle in verschiedenen Substanzen angeordnet sind. Materie kann in drei Hauptzuständen vorliegen: fest, flüssig und gasförmig. Die Struktur der Materie kann je nach Zustand und Art der Atome oder Moleküle, aus denen sie besteht, variieren.
In Feststoffen sind die Atome eng zusammengepackt und vibrieren an Ort und Stelle. In Flüssigkeiten verteilen sich die Atome stärker und bewegen sich untereinander. Bei Gasen sind die Atome sehr weit verteilt und bewegen sich frei in alle Richtungen. Die Untersuchung der Struktur der Materie ist ein grundlegender Bestandteil von Chemie und Physik.
Wenn Sie weitere Fragen haben, stehen Ihnen unser Druckluftexperten zur Verfügung. Sie können sich gerne an uns wenden.
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