Tauchphysik

Dalton - Gesamtdruck und Einzeldrücke

Bisher haben wir immer von Gasen geredet, aber das was sich in unseren Flaschen befindet ist kein reines Gas, sondern ein Gasgemisch. Die Luft die wir atmen besteht zu 78% aus Stickstoff, 21% Sauerstoff und zu 1% aus anderen Gasen (eine genauere Auflistung befindet sich im Kapitel Luft). Teilweise ist es aber wichtig für uns zu wissen, welcher Druck eines dieser Gase innerhalb des Gemisches hat. Dabei hilft uns ...

Das Gesetz von Dalton

Der Druck eines Gasgemisches errechnet sich aus der Addition der Drücke seiner Teilgase (genannt Teildruck oder Einzeldruck oder Partialdruck). Die einzelnen Partialdrücke ergeben also den Gesamtdruck.

Beispiel:
Luft mit einem Druck von einem Bar. Wir wissen, dass Luft aus Stickstoff, Sauertsoff und anderen Gasen besteht. Durch Daltons Gesetz können wir deshalb errechnen, dass der Partialdruck von Stickstoff (ppN) 0,78 bar entspricht, der von Sauerstoff (ppO₂) 0,21 bar und die anderen Gase einen Partialdruck von 0,01 bar haben. Dies geschieht mit folgender Formel:

Teildruck= Gesamtdruck · Volumenprozent/100

Am Beispiel Stickstoff auf Meereshöhe: 1bar · 78/100 = 0,78 bar

In der Tiefe

Wie sieht es jetzt in 10m Tiefe aus? Die Luft die wir in dieser Tiefe atmen besteht natürlich immer noch aus 78% Stickstoff, 21% Sauerstoff und zu 1% aus anderen Gasen. Durch die 100%ige Druckerhöhung auf 2 Bar erhöhen sich allerdings auch entsprechend die Teildrücke:
Stickstoff: 2bar · 78/100 = 1,56 bar
Sauerstoff: 2bar · 21/100 = 0,42 bar
Sonstige Gase: 2bar · 1/100 = 0,02 bar

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Ebenso einfach können wir auch den Partialdruck von Stickstoff auf 20m (entspricht 3 Bar) ausrechnen:

3bar · 78/100 = 2,34 bar

78% von 3 bar entspricht also einem ppN von 2,34 bar. Entsprechend beträgt der ppO₂ auf 20m 0,63 bar.

Wozu brauchen wir Daltons Gesetz?

Die Teildrücke der einzelnen Gase wirken sich auf unseren Organismus aus. So besteht bei einem ppO₂ Druck von 1,6 bar die Gefahr der Sauerstoff-Toxizität, d.h. der Sauerstoff wirkt sich auf unseren Körper giftig aus. Mit Hilfe des Gesetzes von Dalton können wir die Tiefe ausrechnen:

X bar · 21/100 = 1,6 bar
also: X bar = 1,6 bar/0,21 = 7,6 bar
7,6 bar entspricht einer Tiefe von 66m

Damit wissen wir, dass ab einer Tiefe von 66m die Gefahr besteht, dass Sauerstoff in unserem Körper giftig wird, was sich z.B. durch plötzliche Krämpfe zeigt. Damit haben wir (abgesehen von der Gefahr eines Tiefenrausches) eine maximale Tiefe für Tauchgänge mit Luft.

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