Partialdruck

Was ist der Partialdruck?

Der Partialdruck p_i einer Komponente in einem Gasgemisch ist der Druck, den diese Komponente ausüben würde, wenn sie das Volumen alleine ausfüllen würde. Nach dem Dalton-Gesetz ergibt sich der Gesamtdruck als Summe aller Partialdrücke:

p_ges = p₁ + p₂ + … + p_n

Für eine einzelne Komponente gilt p_i = x_i · p_ges mit dem Stoffmengenanteil (Molenbruch) x_i.

Die Formel

p_i = x_i · p_ges

Umstellungen:
    x_i   = p_i / p_ges
    p_ges = p_i / x_i

Die Variablen

Minimal-Beispiel

In Luft hat Sauerstoff einen Molanteil von rund 0,21. Wie hoch ist der Partialdruck von O₂ bei einem Gesamtdruck von 1 013 hPa?

p_O2 = x_O2 · p_ges
     = 0,21 · 1 013 hPa
     ≈ 213 hPa

Praxis-Beispiele

Beispiel 1 — Stickstoff in Luft

Stickstoff macht etwa 78,1 % der Luft aus. Welcher Partialdruck herrscht bei Normaldruck (1,013·10⁵ Pa)?

p_N2 = 0,781 · 1,013·10⁵ Pa
     ≈ 7,91·10⁴ Pa
     ≈ 791 hPa

Beispiel 2 — CO₂ in Atemluft

Ausgeatmete Luft enthält etwa 4 % CO₂ (x = 0,04) bei 1 013 hPa Gesamtdruck.

p_CO2 = 0,04 · 1 013 hPa
      ≈ 40,5 hPa

Beispiel 3 — Synthesegas

Ein Synthesegas aus H₂ (x = 0,75) und N₂ steht unter 30 bar Gesamtdruck. Wie hoch sind die Partialdrücke?

p_H2 = 0,75 · 30 bar = 22,5 bar
p_N2 = 0,25 · 30 bar =  7,5 bar

Beispiel 4 — Tauchgas (Nitrox)

In einer Nitrox-32-Flasche liegt der O₂-Partialdruck in 20 m Tiefe (3,0 bar Umgebungsdruck) bei welchem Wert (x_O2 = 0,32)?

p_O2 = 0,32 · 3,0 bar
     ≈ 0,96 bar