Ideale und reale Gase

Die meisten Mischberechnungen arbeiten mit sogenannten Gesetzen idealer Gase. Diese basieren darauf, dass alle Gase dieselbe molekulare Dichte besitzen und auf Temperatur- und Druckänderungen gleich reagieren. Wenn dies tatsächlich der Fall wäre, wäre das Mischen von Sauerstoff, Stickstoff und Helium ein simpler und vorhersagbarer Prozess.

In Wirklichkeit allerdings verfügt Helium über eine deutlich geringere Dichte als Sauerstoff sowohl als auch Stickstoff, die beide ähnliche molekulare Dichten aufweisen. Das Gesetz realer Gase berechnet solche Variationen in der Verdichtbarkeit und in der molekularen Dichte mit ein. Helium als Gas mit der geringsten Dichte dieser drei ist das unter Hochdruck am meisten komprimierbare. Je höher der Druck, desto grösser die Unterschiede in tatsächlichen Prozentanteilen des Gemischs. Wenn z.B. 100 bar Sauerstoff und 100 bar Helium auf gleicher Temperatur komprimiert werden, würde das Gemisch etwa 54% Sauerstoff und 46% Helium enthalten. Daher tendieren wir im Umgang mit Trimixanteilen dazu, den Sauerstoffwert auf das nächst niedrigere Prozent abzurunden und Helium aufzurunden.

Tatsächlich werden diese minimalen Veränderungen in Komprimierbarkeit aber durch Temperatur, Mess- und Analyseungenauigkeit während des aktuellen Mischvorgangs ausgeglichen. Um mit realen Gasgesetzen Berechnungen durchführen zu können, die die Variationen in Komprimierbarkeit aufgrund der Molekulardichte und die durch den Kompressor erzeugte Hitze miteinbeziehen, sind Gleichungen nötig, die nur von einem Computer verlässlich ausgeführt werden können. Ausserdem muss der Mischvorgang selbst sehr langsam erfolgen, um die Temperatur konstant zu halten. Obwohl professionelle Gasblender meist Zugang zu solchen Computerprogrammen haben, ist die endgültige Abweichung im analysierten Trimix, das unter idealen statt realen Gasgesetzen gemischt wurde, unwesentlich. Grössere Schwankungen treten bei unzureichenden Fertigkeiten des Gasblenders auf.

 

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