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Naturwissenschaft - Technik

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Luft

 

Luft

 

 

Fachwissenschaftlicher Bezug

Luft ist das Gasgemenge der Atmosphäre, das die Erde als eine dünne Schicht umhüllt; es besteht an der Erdoberfläche aus rund 78% Stickstoff, 21% Sauerstoff, 1% Edelgasen und kleineren Mengen Kohlendioxid, Wasserstoff u. a. Gasen. Die Lufthülle der Erde enthält weiterhin unterschiedlich große Mengen an flüssigen und festen Partikeln ( Wasserdampf, Mikroorganismen und Stäuben). Die Zusammensetzung der Atmosphäre ändert sich jedoch wegen der dauernden Durchmischung durch Luftströmungen erst in großen Höhen (rund 100 km). Der Sauerstoffanteil der Luft ist für die Verbrennung und die Atmung notwendig.


Als Atmosphäre bezeichnet man die Lufthülle der Erde, im weiteren Sinne allgemein die Gashülle der Planeten. Sie breitet sich als ein dünner, unsichtbarer Mantel um den Erdball aus. Durch die unterschied-liche Wärmeaufnahme der Erdoberfläche und der Meere entstehen Temperatur- und damit zu Luftdruckunterschiede.

Sauerstoff  

Sauerstoff ist ein farb-, geschmack- und geruchloses Gas (Symbol O, abgeleitet von oxygen: Säurebildner). Verflüssigter Sauerstoff ist blau. Sauerstoff ist in Wasser wenig löslich. Er kommt als Bestandteil der Luft, in gebundenem Zustand im Wasser und in zahlreichen Verbindungen vor.

Gewöhnlicher Sauerstoff besteht aus zweiatomigen Molekülen mit der chemischen Formel O2. Eine allotrope, d.h. chemisch modifizierte Form des Sauerstoffs ist das Ozon.
Mit nahezu 50 Gewichts-% ist Sauerstoff das am häufigsten vorkommende Element auf der Erde . Auch im menschlichen Körper ist er mit rund 60 Prozent (ebenfalls in gebundener Form) vertreten. Bei nahezu allen Lebewesen spielt der Sauerstoff eine entscheidende Rolle für die vitalen Vorgänge, sei es in elementarer Form oder in Form seiner Verbindungen.
Sauerstoff verbindet sich mit den meisten Elementen zu Oxiden (Oxidation). Wenn dieser Vorgang unter Abgabe von Wärme und Licht verläuft, spricht man von Verbrennung, doch wird dieser Begriff auch auf die langsam und bei normaler Temperatur verlaufenden Oxidations-vorgänge im tierischen und menschlichen Organismus angewendet.


In technischem Maßstab gewinnt man Sauerstoff durch Luftverflüssi-gung und anschließende fraktionierte Destillation der flüssigen Luft. Er kommt verflüssigt in blauen Stahlflaschen in den Handel.

Stickstoff  

Stickstoff ist ein farb-, geruch- und geschmackloses, nicht giftiges Gas. Es lässt sich zu einer farblosen Flüssigkeit kondensieren. Stickstoff ist chemisch reaktionsträge und beeinflusst so Verbrennungs-prozesse und Atmung.

Stickstoff macht 78,03 Volumprozent der Atmosphäre aus und kommt in chemisch gebundener Form in Mineralien und in stickstoffhaltigen Düngemitteln vor.

Edelgase  

Edelgase stellen sind eine Gruppe von sechs gasförmigen Elementen dar. In der Reihenfolge ihrer Atommasse sind dies Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon und Radon.
Mit "Neonlampe" bezeichnet man fälschlicherweise Leuchtröhren, die mit anderen Edelgasen oder mit Metalldämpfen arbeiten. Glühlampen sind teilweise mit den Edelgasen Argon und Krypton gefüllt.

Volumen, Gewicht, Masse und Druck  

Raumerfüllung ist eine Eigenschaft aller Körper, auch die der gasförmigen. Gas nimmt einen Raum ein, hat aber keine feste Gestalt. Der von einem Körper eingenommene Raum ist sein Volumen (Einheiten: Kubikmeter, Liter,...)

Alle Körper, also auch die gasförmigen, haben ein Gewicht, welches die Kraft darstellt, mit der ein Körper infolge der Erdanziehung auf seine Unterlage drückt. Diese Kraft ist auf den Erdmittelpunkt gerichtet.
Unabhängig von seinem Ort auf der Erde oder im Weltraum hat jeder Körper auch eine Masse, dies ist die Menge des jeweiligen Stoffes. Die Einheit für die Masse ist das Kilogramm. Ein Liter Luft wiegt etwa 1,293 Gramm, ein Kubikmeter (1000 Liter) also mehr als ein Kilogramm.
Luftdruck ist der Druck, den die Luft der Erdatmosphäre aufgrund der Schwerkraft auf ihre Unterlage oder eine ihrer Luftschichten ausübt. Er nimmt wie die Dichte mit der Höhe ab und schwankt entsprechend den Bewegungsvorgängen in der Atmosphäre. Das Gewicht der ca. 150 km mächtigen Luftschicht bewirkt den Luftdruck, der auf der Erdoberfläche ca. 1 kg pro Quadratzentimeter beträgt.

Der mittlere Druck der Erdatmosphäre beträgt 1013 mbar.
Mit zunehmender Entfernung von der Erde nehmen Luftdichte und Luftdruck ab, d.h, die Menge der Luftteilchen eines bestimmten Volumens verringert sich und damit die auf die Oberfläche lastende Masse.

Druck allgemein   Druck ist das Verhältnis p der Kraft F zur Fläche A, auf die sie wirkt: p=F/A. Da die Kraft vom 1.1. 1978 an offiziell in Newton (N) gemessen wird (nicht mehr in Pond), sind zahlreiche Druckeinheiten auf diese Krafteinheit umgestellt worden. Dabei erhielt die Druckeinheit die neue Bezeichnung Pascal (Pa): l Pa = l N/m2. Bei Verwendung von l N/mm2 = 10 bar ^ 0,1 kp/mm2 = 10 kp/cm2 ergeben sich dann rund 10fach kleinere Zahlenwerte als bisher bei kp/cm2.
Der Druck bei Flüssigkeiten und Gasen wird in der Einheit Bar gemessen.
Der hydrostatische Druck ist der allseitig in einer Flüssigkeit herrschende Druck. Er nimmt mit der Tiefe zu, z. B. bei Wasser um rund l bar je 10 m; Bodfindruck.
Der Gasdruck wird durch den Aufprall vieler Gasmoleküle auf die Wände des Behälters erzeugt. Osmose.
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