Wie berechne ich den Sauerstoffgehalt von Wasser bei 17 °C und 0,0105 bar?

Question

Wie berechne ich den Sauerstoffgehalt von Wasser bei 17 °C und 0,0105 bar?

Antwort

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Wie verändert sich der Gefrierpunkt von Wasser in Abhängigkeit vom Druck, auch bis zum Vakuum?

Wie viel Wasser verdunstet jährlich aus der Nordsee?

Wie viel Prozent des Wassers bewegen sich bei einer Tide zur mondzugewandten Seite der Erde?

Wie entstehen Blasen beim Kochen von Wasser?

Wie hoch ist der Siedepunkt von Wasser im Vakuum?

Wie hoch ist die Verdampfungsrate von Wasser bei 20 Grad Celsius?

Accepted Answer

Um den Sauerstoffgehalt von Wasser bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck zu berechnen, kannst du die Henry'sche Gesetzmäßigkeit verwenden. Der Sauerstoffgehalt in Wasser hängt von der Temperatur und dem Partialdruck des Sauerstoffs ab. Die allgemeine Formel lautet: \[ C = k_H \cdot p \] Dabei ist: - \( C \) die Konzentration des gelösten Gases (in mol/L), - \( k_H \) die Henry-Konstante (in mol/(L·bar)), die temperaturabhängig ist, - \( p \) der Partialdruck des Gases (in bar). Für Sauerstoff bei 17 °C beträgt die Henry-Konstante ungefähr 0,0013 mol/(L·bar). Setze die Werte in die Formel ein: 1. Bestimme den Partialdruck des Sauerstoffs: \( p = 0,0105 \) bar. 2. Setze die Werte in die Formel ein: \[ C = 0,0013 \, \text{mol/(L·bar)} \cdot 0,0105 \, \text{bar} \] Berechne \( C \): \[ C \approx 0,00001365 \, \text{mol/L} \] Um den Sauerstoffgehalt in mg/L zu berechnen, multipliziere mit der molaren Masse von Sauerstoff (O₂, etwa 32 g/mol): \[ C \approx 0,00001365 \, \text{mol/L} \cdot 32 \, \text{g/mol} \cdot 1000 \, \text{mg/g} \] \[ C \approx 0,4368 \, \text{mg/L} \] Der Sauerstoffgehalt von Wasser bei 17 °C und 0,0105 bar beträgt also ungefähr 0,44 mg/L.

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Der Gefrierpunkt von Wasser hängt stark vom Umgebungsdruck ab. Hier eine Übersicht, wie sich der Gefrierpunkt (Schmelzpunkt) von Wasser in Abhängigkeit vom Druck verhält – vo... [mehr]

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Der Gefrierpunkt von Wasser hängt stark vom Umgebungsdruck ab. Hier eine Übersicht, wie sich der Gefrierpunkt (Schmelzpunkt) von Wasser in Abhängigkeit vom Druck verhält – von Normaldruck bis hin zum Vakuum: **1. Normaldruck (1 atm = 1013,25 hPa):** Der Gefrierpunkt liegt bei 0 °C (273,15 K). **2. Erhöhter Druck:** Mit steigendem Druck sinkt der Gefrierpunkt von Wasser leicht ab. Das liegt daran, dass Eis eine geringere Dichte als flüssiges Wasser hat. Beispiel: - Bei 1000 atm (~100 MPa) liegt der Gefrierpunkt bei etwa -9 °C. **3. Erniedrigter Druck:** Mit sinkendem Druck steigt der Gefrierpunkt zunächst leicht an, bis zu einem Maximum bei etwa 611 Pa (dem Tripelpunkt von Wasser). **4. Tripelpunkt (611,657 Pa):** Hier koexistieren Eis, Wasser und Wasserdampf. Der Gefrierpunkt liegt bei 0,01 °C (273,16 K). **5. Unterhalb des Tripelpunktes (Vakuum):** Sinkt der Druck unter den Tripelpunkt, kann Wasser nicht mehr als Flüssigkeit existieren. Es sublimiert direkt von fest zu gasförmig (bzw. umgekehrt). - Es gibt keinen klassischen Gefrierpunkt mehr, sondern einen "Sublimationspunkt". - Im Hochvakuum (z. B. im Weltraum) gefriert Wasser sofort und sublimiert dann direkt zu Dampf. **Zusammenfassung als Tabelle:** | Druck (Pa) | Zustand | Gefrierpunkt (°C) | |-----------------|--------------------------|-------------------| | 101325 (1 atm) | Schmelzen/Gefrieren | 0,00 | | 10000 | Schmelzen/Gefrieren | ca. 0,01 | | 611,657 | Tripelpunkt | 0,01 | | <611,657 | Sublimation (kein Schmelzen) | — | **Fazit:** - Oberhalb des Tripelpunktes: Wasser gefriert bei Temperaturen um 0 °C, abhängig vom Druck. - Unterhalb des Tripelpunktes: Wasser kann nicht mehr flüssig sein, sondern geht direkt von fest zu gasförmig über (Sublimation). Weitere Details findest du z. B. im Phasendiagramm von Wasser: https://de.wikipedia.org/wiki/Phasendiagramm#Phasendiagramm_des_Wassers

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Jährlich verdunsten aus der Nordsee etwa 400 bis 500 Millimeter Wasser pro Quadratmeter. Die Nordsee hat eine Fläche von rund 575.000 Quadratkilometern. Das ergibt eine jährliche Verdun... [mehr]

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Jährlich verdunsten aus der Nordsee etwa 400 bis 500 Millimeter Wasser pro Quadratmeter. Die Nordsee hat eine Fläche von rund 575.000 Quadratkilometern. Das ergibt eine jährliche Verdunstungsmenge von etwa 230 bis 290 Kubikkilometern Wasser. Zur Verdeutlichung: - 1 Kubikkilometer = 1 Milliarde Kubikmeter (1.000.000.000 m³) - 230 bis 290 Kubikkilometer entsprechen also 230 bis 290 Milliarden Kubikmetern Wasser pro Jahr. Diese Werte sind Durchschnittswerte und können je nach Wetterlage und Jahr leicht schwanken. Quellen für diese Angaben sind unter anderem das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) und wissenschaftliche Veröffentlichungen zur Hydrologie der Nordsee.

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Der Anteil des Wassers, das bei einer Tide in Richtung der mondzugewandten Seite der Erde fließt, lässt sich nicht in einem festen Prozentwert angeben. Die Gezeiten entstehen durch die Grav... [mehr]

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Der Anteil des Wassers, das bei einer Tide in Richtung der mondzugewandten Seite der Erde fließt, lässt sich nicht in einem festen Prozentwert angeben. Die Gezeiten entstehen durch die Gravitationskräfte des Mondes (und in geringerem Maße der Sonne), die auf die Ozeane wirken. Dabei bilden sich auf der mondzugewandten und der mondabgewandten Seite sogenannte Flutberge (Hochwasser), während dazwischen Ebbe herrscht. Das Wasser „fließt“ dabei nicht als geschlossene Masse von einer Seite der Erde zur anderen, sondern es handelt sich um eine periodische Hebung und Senkung des Meeresspiegels, die durch die Anziehungskräfte und die Trägheit des Wassers verursacht wird. Die tatsächliche Wassermenge, die sich bei einer Tide horizontal verlagert, ist im Vergleich zum gesamten Wasservolumen der Ozeane relativ gering. Zusammengefasst: Es gibt keinen festen Prozentwert des Wassers, der bei einer Tide in Richtung der mondzugewandten Seite fließt, da es sich um eine komplexe Bewegung handelt, die von vielen Faktoren (Gezeitenkräfte, Küstenlinien, Wassertiefe, Erdrotation etc.) beeinflusst wird. Die Gezeiten sind vielmehr eine periodische Umverteilung des Wassers als ein gerichteter Massenfluss.

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Die Blasen bei kochendem Wasser entstehen durch Wasserdampf. Wenn Wasser erhitzt wird, steigt seine Temperatur. Erreicht es den Siedepunkt (bei normalem Luftdruck 100 °C), beginnen die Wassermolek... [mehr]

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Die Blasen bei kochendem Wasser entstehen durch Wasserdampf. Wenn Wasser erhitzt wird, steigt seine Temperatur. Erreicht es den Siedepunkt (bei normalem Luftdruck 100 °C), beginnen die Wassermoleküle genug Energie zu haben, um vom flüssigen in den gasförmigen Zustand überzugehen. Dabei bilden sich im Wasser kleine Dampfblasen. Diese steigen nach oben, weil der Wasserdampf eine geringere Dichte als das flüssige Wasser hat. An der Oberfläche platzen die Blasen und der Dampf entweicht in die Luft.

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Der Siedepunkt von Wasser hängt vom Umgebungsdruck ab. Im Vakuum, also bei stark reduziertem Druck, sinkt der Siedepunkt deutlich unter 100 °C. Beispielwerte: - Bei 100 mbar (0,1 bar) siede... [mehr]

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Der Siedepunkt von Wasser hängt vom Umgebungsdruck ab. Im Vakuum, also bei stark reduziertem Druck, sinkt der Siedepunkt deutlich unter 100 °C. Beispielwerte: - Bei 100 mbar (0,1 bar) siedet Wasser schon bei etwa 46 °C. - Bei 10 mbar (0,01 bar) liegt der Siedepunkt bei ca. 7 °C. - Im sogenannten „Hochvakuum“ (z. B. 1 mbar) siedet Wasser bereits bei etwa 6 °C. Je niedriger der Druck, desto niedriger der Siedepunkt. Im perfekten Vakuum (theoretisch 0 mbar) würde Wasser sofort verdampfen, ohne zu sieden (Sublimation). Weitere Informationen findest du z. B. hier: https://de.wikipedia.org/wiki/Siedepunkt#Abh%C3%A4ngigkeit_vom_Druck

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Die Verdampfungsrate von Wasser bei 20 °C hängt von mehreren Faktoren ab, darunter: - **Oberfläche des Wassers** - **Luftfeuchtigkeit** - **Luftbewegung (Wind)** - **Atmosphärische... [mehr]

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Die Verdampfungsrate von Wasser bei 20 °C hängt von mehreren Faktoren ab, darunter: - **Oberfläche des Wassers** - **Luftfeuchtigkeit** - **Luftbewegung (Wind)** - **Atmosphärischer Druck** Es gibt keinen festen Wert für die Verdampfungsrate, da sie stark von den Umgebungsbedingungen abhängt. Unter Standardbedingungen (20 °C, 50 % relative Luftfeuchtigkeit, ruhende Luft) liegt die Verdampfungsrate von Wasser typischerweise im Bereich von etwa **0,5 bis 1,0 g/m²/h**. **Beispielrechnung:** - Bei 20 °C beträgt der Sättigungsdampfdruck von Wasser etwa 23,4 mbar. - Die Verdampfungsrate kann mit der Dalton-Gleichung abgeschätzt werden, ist aber in der Praxis meist experimentell zu bestimmen. **Wichtige Hinweise:** - Bei niedriger Luftfeuchtigkeit und Wind steigt die Verdampfungsrate deutlich an. - In geschlossenen Räumen mit hoher Luftfeuchtigkeit sinkt sie. **Fazit:** Die Verdampfungsrate von Wasser bei 20 °C liegt typischerweise bei **0,5–1,0 g/m²/h** unter mittleren Bedingungen, kann aber je nach Umgebung stark variieren.