Boyle-Mariottesches Gesetz
Dieses Gesetz besagt, dass das Produkt aus Druck und Volumen eines Idealen
Gases eine Konstante ist.
Das heißt, verringert man das Volumen, in dem sich das Gas befindet, dann erhöht
sich der Druck, vorausgesetzt, die Temperatur wir dabei konstant gehalten (bzw.
man macht das Experiment langsam genug). Und umgekehrt verringert sich der
Druck, wenn man das Volumen vergrößert.
Für uns Taucher bedeutet dies, dass wir bereits in zehn Metern Tiefe die
doppelte Luftmenge verbrauchen, wie an der Oberfläche. In zwanzig Metern ist es
schon drei mal soviel.
Man sollte das Bedenken, wenn man seinen Tauchgang plant. Glaubt mir, es gibt da
unten nichts unangenehmeres als ohne Luft dazustehen.
Dieses Gesetz gemahnt den Taucher aber auch, beim Auftauchen ja wieder
auszuatmen, da es sonst zu Lungenüberdruckunfällen kommen kann.
Henrysches Gesetz
Das Henrysche Gesetz beschreibt, wie Gase von Flüssigkeiten oder in unserem
Fall von den Geweben des Tauchers aufgenommen werden.
Setzt man die Flüssigkeit einem erhöhten Umgebungsdruck aus, so dringen die
Gasmoleküle in sie ein, man spricht von Absorption. Dies geschieht so lange, bis
an der Oberfläche ein Gleichgewicht entsteht zwischen den Molekülen die von der
Flüssigkeit aufgenommen werden, und den Gasmolekülen, die in der selben Zeit von
der Flüssigkeit wieder abgegeben werden.
Wird der Druck jetzt wieder erniedrigt, dann verlassen die Gasmoleküle die
Flüssigkeit wieder, was je nach Beschaffenheit der Flüssigkeit (Oder der Gewebe
des Tauchers) eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt.
Ist der Unterschied zwischen Flüssigkeit und Umgebung zu groß kommt es zur
Bildung von Gasblasen in der Flüssigkeit
Gesetz von Gay-Lussac
Nimmt die Temperatur eines Gases zu, dann dehnt es sich aus, bzw. der Druck
in einem festen Volumen erhöht sich. Druck * Volumen = Konstante * Temperatur
(in Kelvin).
Für ein ideales Gas würde das heißen, dass es am absoluten Nullpunkt (0 Kelvin =
-273,15°C) kein Volumen mehr einnimmt, bzw. keinen Druck mehr auf die
Behälterwände ausüben würde.
Man merkt schon das da etwas nicht stimmen kann wei jedes Gasmolekül ein kleines
Volumen einnimmt, aber bei höheren Temperaturen ist dieses Modell ausreichend.
Es beschreibt sehr gut, was passiert, wenn wir unsere Pressluft in die Flaschen
drücken, nämlich das die Flasche dabei warm wird. Kühlt die Flasche danach
langsam wieder ab, dann sinkt auch der Druck in der Flasche.
Der Druck kommt dadurch zustande, dass die Gasmoleküle gegeneinander und gegen
die Behälterwände stoßen. Bei hohen Temperaturen bewegen sie sich schneller und
üben also größere Kräfte auf ihre Umgebung aus. Bei kleinen Temperaturen läßt
diese Bewegung nach, der Druck fällt.
Joule-Thomson-Effekt
Dieser Effekt tritt bei Gasen auf, die sich sehr schnell stark ausdehnen können.
In einem solchen Fall kommt es zu einer Abkühlung des Gases, das hat nichts mit
den Gesetz von Gay-Lussac zu tun, dieser Effekt wir durch das Modell des idealen
Gases nicht beschrieben.
Schwierigkeiten kann dieses Phänomen machen, wenn sich das Gas, das sich bei
200bar in der Flasche befindet in den Mitteldruckschlauch strömt, wo nur 10bar
herrschen. Es dehnt sich dabei aus und kühlt ab. In ungünstigen Fällen, wenn die
Luft zu feucht ist kann das zu einer Vereisung führen.
(Deshalb taucht man in kalten Gewässern mit zwei unabhängigen Automaten, die
beide gegen eindringendes Wasser geschützt sein sollten. Selbstverständlich wird
der Tauchgang sofort abgebrochen, wenn ein Automat "abbläst".)
Das Daltonsche Gesetz
Das Daltonsche Gesetz besagt, dass sich
der Gesamtdruck eines Gasgemisches aus der Summe der Partialdrücke seiner
Bestandteile zusammensetzt.
Wenn man jetzt weiß, ab welchem Partialdruck Sauerstoff für den Organismus
schädlich wird kann man nun ausrechnen wie tief man tauchen dürfte, wenn einen
nicht vorher der Tiefenrausch umhauen würde.
Zusammensetzung der Luft ca.
Gas | Prozentanteil | Partialdruck bei NN |
Stickstoff | 78 % | 0,78 bar |
Sauerstoff | 21 % | 0,21 bar |
Kohlendioxid | 0,0003 % | 0,0003 bar |
Edelgase | 1 % | 0,1 bar |
Wenn man jetzt weiß, ab welchem Partialdruck Sauerstoff für den Organismus schädlich wird kann man nun ausrechnen wie tief man tauchen dürfte, wenn einen nicht vorher der Tiefenrausch umhauen würde.