Exkurs: Luftdruck in größen Höhen

Die Tatsache, dass alle Gasteilchen auch eine Masse besitzen führt dazu, dass diese Teilchen grundsätzlich der Erdanziehung unterliegen. Zwar sind die Teilchen so schnell und stoßen so heftig gegeneinander, dass diese Erdanziehung für viele thermodynamische Vorgänge vernachlässigt werden kann. Dennoch hat diese Tatsache eine große Bedeutung für den Alltag. So tendieren die Luftteilchen aufgrund der Gravitation eher dazu sich nahe der Erdoberfläche vermehrt anzusammeln. Wir leben sozusagen auf dem Grund eines "Luftmeeres". Dort finden sich somit mehr Teilchen als in höher gelegenen Luftschichten wie bspw. auf Bergspitzen. Weniger Luftteilchen bedeuten letztlich weniger Stoßprozesse mit Grenzflächen und somit eine geringere Druckwirkung.

Die geringere Luftdichte (bzw. Teilchendichte) ist letztlich der Grund weshalb der Luftdruck mit zunehmendem Abstand von der Erdoberfläche abnimmt. So herrscht bspw. auf dem höchsten Berg der Welt, dem Mount Everest mit 8848 m, nur ein Umgebungsdruck von rund 0,3 bar. Noch ein weiteres Phänomen zeigt sich im Zusammenhang mit dem abnehmenden Luftdruck. So beginnt Wasser auf dem Mount Everest bereits bei ca. 70 °C zu sieden. Auch dies kann qualitativ mit dem Teilchenmodell erklärt werden.

Luft-Druck, höhe, Mount Everest

Abbildung: Schematische Verteilung des Luftdruck

So wird während des Verdampfens einer Flüssigkeit den darin enthaltenen Teilchen so viel Energie zugeführt, dass diese den molekularen Bindungskräften entkommen können und in die Gasphase übergehen. Unter normalen Bedingungen geschieht dieser Verdampfungsvorgang im Falle von Wasser bei 100 °C (1 bar Umgebungsdruck). Wird nun aber der äußere Luftdruck erhöht, so prallen die Luftteilchen verstärkt auf die Wasserteilchen und „drücken“ diese sozusagen verstärkt zurück in die Flüssigkeit. Die Wasserteilchen benötigen somit eine größere Energie und damit eine höhere Temperatur um der flüssigen Phase entkommen zu können. Unter hohem Druck siedet das Wasser somit erst bei höheren Temperaturen. Dies wird bspw. in sogenannten Schnellkochtöpfen genutzt, um das Wasser auf über 100 °C zu erhitzen. Hierfür wird der Kochtopf fest verschlossen, sodass sich im Inneren ein erhöhter Druck aufbauen kann.

Umgekehrt führt eine Erniedrigung des äußeren Luftdruckes folglich zu einer Verringerung der Siedetemperatur. Und genau dies erklärt, weshalb Wasser auf dem Mount Everest aufgrund des niedrigen Drucks bei bereits 70 °C kocht.

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