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Das Dalton'sche Gesetz der Partialdrücke

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Stellen Sie sich ein Gas in einem Behälter vor. Der vom Gas ausgeübte Druck ist die Summe der Kräfte, die aufgrund der molekularen Kollisionen zwischen seinen Molekülen und der umgebenden Oberfläche ausgeübt werden.

Ein Gas mit vielen Molekülen übt einen höheren Druck aus als ein Gas mit einer geringeren Anzahl von Molekülen im selben Behälter. Der Druck von der einzelnen Komponente wird also als Partialdruck bezeichnet.

Stellen Sie sich eine Mischung idealer Gase in einem Behälter im thermischen Gleichgewicht vor. Der Gesamtdruck im Inneren des Behälters entspricht der Summe der Partialdrücke seiner Komponenten. Diese Beobachtung ist als Daltonsches Gesetz des Partialdrucks bekannt.

Ruft man die ideale Gasgleichung hervor und setzt man die Partialdrücke der einzelnen Gase ein, so kann der Gesamtdruck bestimmt werden.

Der Partialdruck eines Dampfes, der sich im Gleichgewicht mit der flüssigen Phase desselben Stoffes befindet, wird als Dampfdruck bezeichnet.

Das Verhältnis des Partialdrucks von Wasserdampf zum Dampfdruck von Wasser bei einer Temperatur wird als relative Luftfeuchtigkeit bezeichnet.

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Der Partialdruck eines Gases ist ein Maß für die thermodynamische Aktivität der Moleküle des Gases. Der Druck, den ein Gas erzeugen würde, wenn es das gesamte verfügbare Volumen einnehmen würde, wird als der Partialdruck des Gases bezeichnet. Wenn zwei oder mehr Gase in einem Behälter gemischt werden, bewegen sich die Moleküle zufällig und kollidieren miteinander, wodurch sie ein thermisches Gleichgewicht erreichen. Wenn die Gase die gleiche Temperatur haben, haben ihre Moleküle die gleiche durchschnittliche kinetische Energie. Jedes Gas gehorcht daher dem idealen Gasgesetz separat und übt einzeln den gleichen Druck auf die Wände eines Behälters aus. Daher ist in einer Mischung von Gasen der Gesamtdruck im Behälter die Summe der Partialdrücke der einzelnen Gaskomponenten, vorausgesetzt, dass das ideale Gasverhalten und keine chemischen Reaktionen zwischen den Komponenten vorliegen. Dieses Gesetz ist als Dalton'sches Gesetz der Partialdrücke bekannt. Die Theorie wurde vom englischen Wissenschaftler John Dalton (1766–1844) formuliert. Das Daltonsche Gesetz steht im Einklang mit der Tatsache, dass sich die Drücke nach dem Pascalschen Prinzip addieren. In einer Mischung idealer Gase im thermischen Gleichgewicht ist die Anzahl der Moleküle jedes Gases proportional zu ihrem Partialdruck.

Eine weitere wichtige Anwendung des Partialdrucks ist der Dampfdruck, der der Partialdruck eines Dampfes ist, bei dem er im Gleichgewicht mit der Flüssigkeitsphase derselben Substanz steht. Bei keiner Temperatur kann der Partialdruck des Wassers in der Luft den Dampfdruck des Wassers bei dieser Temperatur übersteigen, denn sobald der Partialdruck den Dampfdruck erreicht, kondensiert das Wasser aus der Luft. Tau ist ein Beispiel für diese Kondensation. Die Temperatur, bei der in einer Luftprobe Kondensation auftritt, wird als Taupunkt bezeichnet. Er lässt sich leicht messen, indem man eine Metallkugel langsam abkühlt; der Taupunkt ist die Temperatur, bei der die Kondensation auf der Kugel erstmals auftritt.

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