Wieso steigt Wasserdampf aus?
Ist es wegen der Dichte? Oder doch, weil warme Luft mehr Luftfeuchtigkeot aufnehmen kann?
6 Antworten
Wasserdampf besteht aus H2O Molekülen, diese sind leichter als O2 oder N2 Moleküle, aus denen ja hauptsächlich die Atmosphäre aufgebaut ist. Schon daher hat Wasserdampf eine Tendenz aufzusteigen bzw. zu entweichen. Allerdings neigt Wasserdampf auch dazu schnell auszukondendieren und größere Tropfen zu bilden, was sich dann als Nebel / Wolken bemerkbar macht. Da spielt dann auch die Umgebungstemperatur eine Rolle, denn kalte Luft kann weniger Wasser aufnehmen und Wasserdampf kann leichter auskondensieren. Mit der Neigung nach oben zu entweichen hat das aber direkt nichts zu tun, alle Gase zeigen eine Tendenz zu entweichen, je leichter ein Gas ist, desto stärker entweicht es.
Wasserdampf ist in Luft enthalten und als solcher erstmal unsichtbar. Luft steigt auf, wenn sie aufgrund ihrer höheren Temperatur eine geringere Dichte hat. MIT ihr steigt dann auch der Wasserdampf auf, bis er zusammen mit der Luft abkühlt und kondensiert. Dann ist es wieder Wasser und als solches sichtbar in Form von Wolken oder Nebel.
Erstmal die Begriffe definieren:
Wasserdampf in der Naturwissenschaft & Technik ist gasförmiges Wasser und in Luft nicht sichtbar.
Umgangssprachlich ist Wasserdampf kondensiertes Wasser (das gasförmige Wasser kondensiert je nach Druck und Temperatur aus der Luft und bildet ein gut sichtbares Aerosol aus kleinen Tröpfchen; wird auch Nassdampf genannt).
Gasförmiges Wasser ist leichter als Luft bei derselben Temperatur, aber da es nicht sichtbar ist, vermute ich Du meinst Nassdampf.
Nassdampf steigt nicht per se auf, weil die Wassertröpfchen schwerer sind als Luft), aber er kann durch aufsteigende Luft in die Höhe getrieben oder auf bestimmten Höhen gehalten werden (Wolken, Nebel...).
Aufsteigender "Wasserdampf" (also Nassdampf/Aerosol) aus einen Kochtopf, Kühlturm oder Ausatemluft wird von der erwärmten Luft (d.h. die Luft in und um die der Wasserdampf entsteht ist wärmer als die Umgebungsluft) mitgerissen und steigt mit ihr auf.
Wasserdampf steigt nicht notwendigerweise auf. Stichwort: Bodennebel.
Ist es wegen der Dichte?
Eindeutig ja.
Zunächst einmal sagt das ideale Gasgesetz, dass das Molvolumen bei derselben Temperatur und demselben Druck für alle idealen Gase dasselbe ist. Bei Normalbedingungen, also bei Normaldruck p0 = 101,325 kPa und Normaltemperatur T0 = 273,15 K, beträgt dieses ungefähr 22,414 l/mol.
1 mol eines Stoffes enthält immer 6,022 * 10^23 Teilchen. Nun sind aber die einzelnen Teilchen von Wasserdampf (H2O) mit einem Molkulargewicht von 2*1 + 16 = 18 deutlich leichter als Luft mit einem Molekulargewicht von O2 = 2 * 16 = 32 und N2 mit 2 * 14 = 28.
Daher ist Wasserdampf auch schon bei gleicher Temperatur immer leichter als Luf t und daher ist auch feuchte Luft immerleichter als trockene Luft.
Nun ist aber der Wasserdampf, der aus dem Topf aufsteigt, zusätzlich auch noch deutlich heißer als die umgenede Luft, sodass der Dichteunterschied noch stärker ausfällt und der Wasserdampf dadurch schnell nach oben steigt.
Reiner Wasserdampf ist alerdings unsichtbar. Dass wir die Wrasen (Wrasen der Fachbegriff für in der Luft auskondensierenden Wasserdampf), sehen, liegt an den kleinen Wassertröpchen, die bereits wieder durch Auskühlung auskondensiert sind. Diese sind aber so klein, dass sie durch den aufsteigenden gasförmigen und noch unsichtbaren Wasserdampf mitgerissen werden.
Weiter oben löst sich dann der Dampf in der Luft auf, aber diese feuchte Luft ist dann immer noch leichter, als die trockenere Umgebungsluft.