Allgemeines Gasgesetz

Wärmelehre

Allgemeines Gasgesetz

  • Warum transportieren Taucher Sauerstoff in Metallflaschen?
  • Was geschieht, wenn man Luft immer weiter abkühlt?
  • Warum benutzt man im Weltall Gasthermometer?

Robert BOYLE (1627 - 1691)

von Johann Kerseboom († 1708) (http://www.bbk.ac.uk/boyle/Issue4.html) [Public domain], via Wikimedia Commons

BOYLE, Robert, in Lismore (Irland) geborener englischer Wissenschaftler, frühzeitiger Befürworter wissenschaftlicher Methoden und Mitbegründer der modernen Chemie.

Boyle genoss eine sorgfältige Erziehung und Ausbildung (Bildungsreise 1637-1644 durch Frankreich, Schweiz und Italien) und konnte sich seinen späteren Forschungen ohne die Notwendigkeit eines Broterwerbs widmen. Er ließ sich in England nieder. Da er an die Notwendigkeit objektiver Beobachtung glaubte und an die Belegung wissenschaftlicher Studien durch Laborexperimente, gilt Boyle als einer der Mitbegründer moderner wissenschaftlicher Methodik. Boyle gehörte zu den Mitbegründern des Invisible College in Oxford, aus dem später die Royal Society (die älteste britische Akademie der Wissenschaften) hervorging.

Ihm gelang es als erstem Chemiker, Gas zu isolieren und zu sammeln. Er verbesserte die Luftpumpe und formulierte während seiner Studien jenes physikalische Gesetz, das den Zusammenhang zwischen Druck, Temperatur und Volumen beschreibt. Dieses Gesetz besagt, dass Druck und Volumen eines Gases sich bei Änderungen proportional zueinander verhalten, sofern die Temperatur konstant bleibt. Erst 16 Jahre später fand auch der französische Physiker Edme Mariotte diesen Sachverhalt und interpretierte ihn. Beiden zu Ehren nennt man das Gesetz Boyle-Mariottesches Gesetz. Im Bereich der Chemie beobachtete Boyle, dass die Luft beim Vorgang der Verbrennung absorbiert und Metalle einen Gewichtszuwachs erfahren, sobald sie oxidieren. Er entdeckte den Unterschied zwischen einer chemischen Verbindung und einer Mischung. Boyle entwickelte seine Theorie über die Elemente auf der Basis von Laborexperimenten. In seinem Hauptwerk The Sceptical Chymist (Der skeptische Chemiker) aus dem Jahr 1661 greift Boyle die vom griechischen Philosophen und Wissenschaftler Aristoteles (384-322 v. Chr.) vertretene Theorie an, dass die vier Elemente – Erde, Luft, Feuer und Wasser – Grundlage jeder Materie sind. Boyle war der Auffassung, dass die kleinsten Teilchen von Primärmaterien in verschiedener Weise kombiniert sind und eine Form bilden, die er Korpuskel nannte. Er ging davon aus, dass alle sichtbaren Veränderungen und Phänomene auf der Bewegung und Struktur der Korpuskeln basieren. Boyle erkannte als erster den Unterschied zwischen Säuren, Basen und Salzen (siehe Säuren und Basen). Zu seinen weiteren Werken zählen Origin of Forms and Qualities According to the Corpuscular Philosophy (1666) und Discourse of Things Above Reason (1681).

Joseph-Louis GAY-LUSSAC (1778-1850)

François Séraphin Delpech [Public domain], via Wikimedia Commons

GAY-LUSSAC, Joseph-Louis, * 1778 in St.Leonard (Limousin), +1850 in Paris. Zögling der École Polytechnique. An dieser Schule wurde er 1809 Professor der Chemie. Er blieb ihr sein Leben lang verbunden. - Schon als Schüler wurde er Gehilfe des Chemikers Berthollet und gehörte zu den ersten Mitgliedern der Société d'Arcueil. 1804 machte er seine berühmten Ballonaufstiege. 1805 reiste er mit A.v. Humboldt nach Italien. Dort trafen sie Leopold von Buch, machten erdmagnetische, meteorologische und chemische Messungen. Sie erlebten einen Ausbruch des Vesuvs und in Neapel ein Erdbeben. Gay-Lussac begleitete v.Humboldt durch die Schweiz nach Berlin. Von dort kehrte er nach Paris zurück und wurde Mitglied des Institut de France. Im Jahre 1839 erhielt er die Pairswürde.

Gay-Lussacs Hauptverdienste liegen auf dem Gebiet der Chemie. Er fand 1808, dass sich die Gase stets in ganzzahligen Volumenverhältnissen verbinden. Den ersten Hinweis auf dieses Gesetz gab eine Untersuchung, die er 1805 mit A.v.Humboldt ausgeführt hatte, beide überprüften ein von Volta angegebenes Gerät zur quantitativen Bestimmung des Sauerstoffgehalts der Luft. Mit L.J. Thenard (1777-1857) zusammen entdeckte er das Bor, schrieb eine Monographie über das Jod und isolierte das Cyan aus Berlinerblau. Die chemische Industrie verdankt ihm viele Instrumente und Verfahren. In der Physik ist sein Gesetz bekannt, nach dem alle Gase den gleichen Ausdehnungskoeffizienten haben. Er fand dafür den Wert 1/267 statt 1/273 bei 0°C. Für die Meteorologie wichtig waren seine Arbeiten über die Zusammensetzung atmosphärischer Luft in großen Höhen, über Wolkenbildung, Barometer und Haarhygrometer.

Werke, die in deutscher Sprache vorliegen
Über das Jod (1814). Ostwalds Klassiker Nr.4.
Abhandl. über das Volumengesetz gasförmiger Verbindungen (mit A. v. Humboldt, 1805-08). Ostwalds Klassiker Nr.42.
Abhandl. über das Ausdehnungsgesetz der Gase (1802-42). Ostwalds Klassiker Nr.44
Berichte über die beiden Ballonfahrten bei Schneider-Carius [1955, 113-116].

Quelle: TU-Braunschweig

Ballonfahrt-Geschichte

Der erste funktionierende Heißluftballon wurde von den Gebrüdern Montgolfier (Frankreich) im Jahre 1783 aus großen Papierbahnen gebaut. Im September dieses Jahres führten sie ihre Erfindung dem französischen König Ludwig XVI. in Paris vor. Die ersten Passagiere auf dem achtminütigen Flug waren ein Huhn, eine Ente und ein Schaf. Die heiße Luft wurde durch das Verbrennen von Stroh und Schafswolle erzeugt.

Schon zwei Monate später am 21.11.1783 ging ein Menschheitstraum in Erfüllung: Ein französischer Major und ein Marquis erhoben sich mit einer Montgolfiere (so nannte man damals das Gefährt) in die Luft.
Ein sehr schönes Bild einer Montgolfiere findest du unter:
http://www.deutsches-museum.de/ausstellungen/verkehr/luftfahrt/luftfahrt-bis-1918/

Nur zehn Tage nach dem großen Erfolg der Gebrüder Montgolfier startete der Physikprofessor Charles mit dem ersten wasserstoffgefüllten Gasballon. Dieser Ballontyp löste sehr bald die Montgolfieren ab, da man mit ihm mehrere Stunden in der Luft bleiben konnte, während beim Heißluftballon sehr bald die Brennstoffvorräte zur Neige gingen.

Der große Nachteil sowohl des Gasballons als auch des Heißluftballons war die schlechte Steuerbarkeit. Man war einfach den Windströmungen ausgesetzt und konnte die Route nie genau vorhersagen. Mit der Entwicklung der Luftschiffe durch Graf Zeppelin (1838 - 1917) wurde dieser Nachteil überwunden. In ihrer Blütezeit transportierten die Luftschiffe Passagiere von Kontinent zu Kontinent. Diese Entwicklung wurde 1937 jäh mit der Explosion des Luftschiffes Hindenburg unterbrochen. In jüngster Zeit gibt es Bestrebungen Luftschiffe zum Transport großer Lasten einzusetzen.

Die ernsthafte Bedeutung der Gasballons lag nach der Entdeckerzeit hauptsächlich auf wissenschaftlichem Gebiet. Der Ballon war das einzige Gerät mit dem man in große Höhen vordringen konnte. Man setzte sie z.B. zur Erforschung der Atmosphäre ein. Noch heute werden Wetterballons für die Erfassung meteorologischer Daten verwendet.
Darüber hinaus diente der Gasballon aber auch zunehmend als Sportgerät. Die Gaswerke, die seit 1900 die Städte mit Leuchtgas versorgten lieferten auch die Füllung für die Ballons. Die Dichte von Leuchtgas war zwar höher als die von Wasserstoff, man glich diesen Nachteil durch ein größeres Volumen der Ballonhüllen aus. Erst als um 1960 die Gasversorgung der Städte von Leuchtgas auf Erdgas umgestellt wurde, kam es zu einem Wiederaufleben der Heißluftballons. Erdgas hat eine größere Dichte als Luft und scheidet somit als Ballonfüllung aus.

Die Hülle der modernen Heißluftballons besteht nicht mehr aus papierbeschichtetem Leinen sondern aus modernen Kunststoffen wie Nylon. Als Brennmaterial dient nicht mehr Stroh und Wolle, sondern Propangas. Allerdings haben auch die modernen Heißluftballons den Nachteil der begrenzten Fahrtdauer aufgrund der endlichen Brennstoffvorräte, die mitgeführt werden können. Darüber hinaus macht der Brenner Lärm, der die sonst ruhige Fahrt stört. Ein großer Vorteil des Heißluftballons gegenüber dem Gasballon ist jedoch, dass das Sportgerät in weniger als einer Stunde betriebsbereit ist, während man für das Aufrüsten eines Gasballons mehrere Stunden veranschlagen muss.

 

 

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