Theorie Wärmespeicher

verdampfen und kondensieren

Heisser Dampf ist um einiges gefährlicher als siedendes Wasser. Trifft Dampf auf die Haut, muss er zuerst zu Wasser kondensieren, bevor die Temperatur sinkt. Vergleicht man nun die Wärme, die der Dampf beim Kondensieren abgibt, mit dem Wert, den man dem dabei entstandene Wasser entziehen muss, damit es auf 37°C abkühlt, sieht man den Unterschied recht deutlich. Bezüglich einer Dampfmenge von 50 g gilt
  • kondensieren: W_{therm}=\Delta H=-mr = -113 kJ
  • abkühlen: W_{therm}=\Delta H=mc\Delta T = -13.2 kJ
Hier darf wieder mit der Enthalpieänderung gerechnet werden, weil die Prozesse bei konstant gehaltenem Druck ablaufen. Die spezifische Verdampfungsenthalpie r beträgt für Wasser bei Normaldruck 2256 kJ/kg.

Die beim Verdampfen zuzuführende und beim Kondensieren abzuführende Entropie berechnet sich analog zur Entropie beim Schmelzen und Erstarren

\Delt S=\frac{mr}{T_v}=\frac{n\hat r}{T_v}

r ist die spezifische Verdampfungsenthalpie, \hat r die molare. Je höher die Verdampfungs- oder Siedetemperatur Tv liegt, um so grösser ist das Verhältnis von Enthalpie- zu Entropieänderung.

Die Verdampfungstemperatur hängt stark vom Druck ab. Je grösser der Druck, desto höher die Verdampfungstemperatur. Weil mit zunehmender Verdampfungstemperatur auch noch die Verdampfungsenthalpie abnimmt, vermindert sich die zugehörige Entropie entsprechend stärker.

Druck
Verdampfungstemperatur
spez. Verdampsungsenthalpie
spez. Verdampsungsentropie
0.04 bar
28.96 °C
2554 kJ/kg
8052 K/(kg K)
0.4 bar
75.78°C
2319 kJ/kg
6644 K/(kg K)
4.0 bar
143.6 °C
2133 kJ/kg 5119 K/(kg K)
40 bar
250.4 °C
1714 kJ/kg 3274 K/(kg K)