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Kapitel 5
Physik der Gase
Bei diesem Vorgang lässt sich eine Erhöhung der Behältertemperatur beobachten.
Es gibt zwei grundlegende physikalische Gesetze, die den Zusammenhang zwischen
gasförmigem Aggregatzustand, Druck, Volumen und Temperatur beschreiben:
das
Boyle-Mariotte-Gesetz
das
Gay-Lussac-Gesetz
5.2
DAS BOYLE-MARIOTTE-GESETZ
Das Volumen eines idealen, in einem Behälter eingeschlossenen Gases verhält sich
unter konstanter Temperatur umgekehrt proportional zum absoluten Druck. Daher ist
das Produkt aus dem Volumen und dem absoluten Druck einer vorgegebenen Gas-
menge konstant:
p
1
x V
1
= p
2
x V
2
= p
3
x V
3
= = konstant
5.3
DAS GAY-LUSSAC-GESETZ
Bei konstantem Druck ist das Volumen einer vorgegebenen Gasmenge direkt propor-
tional zur Temperatur:
V
1
: V
2
= T
1
: T
2
Dementsprechend verändert sich bei konstantem Volumen der Druck einer vorgege-
benen Gasmenge direkt proportional zur Temperatur:
p
1
: p
2
= T
1
: T
2
Hieraus ergibt sich, dass es beim Anstieg von einem Ausgangs- zu einem höheren
Enddruck zu einer Temperaturerhöhung kommt und umgekehrt: Bei Absinken des
Drucks verringert sich die Temperatur.
Durch Verdichtung wird Wärme erzeugt, durch Ausdehnung wird Wärme absorbiert.
Die Gesetze von Boyle-Mariotte bzw. von Gay-Lussac treffen exakt nur auf ideale
Gase zu. Reale Gase wie Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff oder Gasgemische wie
Luft verhalten sich jedoch annähernd nach den oben beschriebenen Gesetzen, wenn
der Druck nicht allzu hoch und die Temperaturen nicht allzu gering sind.
In der Pneumatik sind die auftretenden Temperaturänderungen minimal, während der
Druck und das Volumen stark variieren können. Das Gesetz von Boyle-Mariotte ist da-
her grundlegend für die Bestimmung der Größe der meisten Komponenten der pneu-
matischen Kräfteübertragung, von den Behältern bis zu den Aktoren.