F Aus welchen Bestandteilen setzt sich die Luft zusammen?
Die Luft der Erdatmosphäre enthält als wichtigste Gase
- Stickstoff `N_2` (ca. 78%),
- Sauerstoff `O_2` (ca. 21%),
- Argon `Ar` (0,9%),
- Kohlenstoffdioxid `CO_2`(0,04%)
- und - in wechselnden Mengen - Wasserdampf (bis 0,4%).
Jedes dieser Gase trägt entsprechend seinem Volumenanteil zum gesamten Luftdruck bei.
M Sättigungsdichte von Wasserdampf
Ständig verdunstet Wasser aus den Meeren. Dadurch gelangt Wasserdampf in die Atmosphäre und wird durch Wind weiter transportiert. Aus warmen Meeresoberflächen verdampft mehr Wasser als aus kalten. (Der Beitrag von Flüssen und Seen kann kleinräumig wichtig sein.)
Die maximale Menge an Wasserdampf, die Luft bei einer bestimmten Temperatur pro Kubikmeter enthält, heißt Sättigungsdichte.
Wie viel Wasserdampf maximal in der Atmosphäre enthalten sein kann, hängt von der Temperatur ab. Bei hohen Temperaturen kann sie mehr Wasserdampf enthalten als bei niedrigen. Die Dampfdichte wird in `g/m^3` angegeben.
Die folgende Abb. zeigt die Sättigungsdichte (Dichte von gesättigtem Wasserdampf) als Funktion der Temperatur.
Bei 0°C beträgt sie ca. `5 g/m^3`, d.h. bei 0°C können in `1 m^3` Luft höchstens 5 g Wasserdampf enthalten sein. Bei 20°C sind es ca. `17 \text{g}/\text{m}^3`, und bei 100 °C fast `600 \text{g}/\text{m}^3`.
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M Absolute und relative Luftfeuchtigkeit
Die tatsächliche Wasserdampfdichte wird als absolute Feuchtigkeit bezeichnet. Meist ist sie erheblich von der Sättigungsdichte entfernt.
Die Wasserdampfdichte in Luft heißt absolute Feuchtigkeit.
Die relative Feuchtigkeit gibt das Verhältnis der absoluten Feuchtigkeit zur Sättigungsdichte in Prozent an.
BEM Kondensation durch Abkühlung
Wenn z. B. durch Abkühlen die Wasserdampfdichte die jeweilige Sättigungsdichte erreicht, enthält die Luft gesättigten Wasserdampf. Der Dampf beginnt zu kondensieren, er bildet Flüssigkeitströpfchen (Nebel, Wolken, Regen, Tau). Man sagt, dass der Taupunkt erreicht ist.
EX Wolkenbildung
EX Wolkenbildung
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BEM Luftfeuchtigkeit und Wohlbefinden
Die Feuchtigkeit der Luft hat für unser Wohlbefinden große Bedeutung.
Bei zu hoher Luftfeuchtigkeit in Gebäuden kondensiert Wasserdampf an kalten Wänden, an Fenstern, und Leitungsrohren, sie kann zu Schimmelbildung und zu einem ungesunden Wohnklima führen. Zu geringe Feuchtigkeit lässt - besonders in der Heizperiode - die Atmungsorgane austrocknen. Zu große Feuchtigkeit bei hoher Lufttemperatur empfinden wir als schwül, Schweiß kann nicht mehr verdunsten.
Eine relative Luftfeuchtigkeit von 50-60 % wird als angenehm empfunden.
Nicht nur durch Schwitzen, sondern auch durch Atmen verliert man Wasser, dies besonders im Winter wegen der geringen Luftfeuchtigkeit bei tiefen Temperaturen. In der Lunge ist die Atemluft bei etwa 37°C mit Wasserdampf gesättigt (absolute Feuchtigkeit ca. `44 g/m^3`). Bei 0°C Lufttemperatur beträgt die Sättigungsdichte `4,8 g/m^3`. Bei 50% relativer Feuchtigkeit beträgt die absolute Feuchtigkeit der Luft beim Einatmen bei 0°C daher `0,50 * 4,8 g/m^3 = 2,4 g/m^3`.
Vergleiche Temperatur und Feuchtigkeit der Atemluft beim Ein- und Ausatmen. Bei intensivem Sport, z.B. Eislaufen oder Snowboarden, atmet man etwa 60 Liter Luft pro Minute ein und aus. Wie viel Wasser verliert man dabei innerhalb einer Stunde? Welche Empfehlung würdest du als Betreuer/in abgeben?
