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Binäre Gas/Flüssigkeits-Gleichgewichte - Henry-Fall

Die Caisson-Krankheit

Die bei Tauchern gefürchtete Caisson-Krankheit wird dadurch verursacht, dass der in großer Tiefe im Blut gelöste Stickstoff bei zu schnellem Auftauchen aus dem Blut ausperlt.

Anhand des Henry-Gesetzes kann dieses Phänomen quantitativ erfasst werden. Zuerst kann der Partialdruck des Stickstoffs und dessen Löslichkeit im Blut bei p° und T = 298 K berechnet werden. Dabei wird Blut (der besseren Lesbarkeit als Komponente (1) bezeichnet) als eine ideale wässrige Mischung angenommen mit einer konstanten Dichte von ρ1 = 1 gcm-3 . Die Henry-Konstante von Stickstoff (Komponente (2)) beträgt kH , 2 = 8,68 10 9 Pa . Der Partialdruck des Stickstoffs ergibt sich durch

p2 = x2 p

und die Löslichkeit durch

p2 = kH , 2 x2

Somit kann die Stickstoffkonzentration in Blut c 2 unter „normalen” Bedingungen berechnet werden.

p 2 = kH , 2 x 2 kH , 2 n 2 n 1 n 2 = p2 n 1 kH , 2 = p2 m 1 kH , 2 M 1 = p2 ϱ 1 V 1 kH , 2 M 1 c 2 = n 2 V 1 = p2 ϱ 1 kH , 2 M 1 p2 ϱ 1 kH , 2 M 1 = p2 kH , 2 1.000 .000 g m3 18 g mol

Da Luftsauerstoff im wesentlichen aus Stickstoff (79 mol-%) und Sauerstoff (21 mol-%) besteht kann nun der Partialdruck des Stickstoffs

p2 = x2 p1 = 0,79 p° = 80.047 Pa

und seine Löslichkeit angegeben werden.

c2 = 0,512 mol m3

Bei einer Tauchtiefe von 30 m beträgt der Wasserdruck 3 p° . Hinzu kommt ein Wert p° , der vom normalen Luftdruck stammt . Somit ergibt sich hier

p2 = x2 p2 = 0,79 ( 3 +1 ) p° = 320.187 Pa

bzw.

c2 = 2,05 mol m3

Das bedeutet, dass sich vier mal so viel Stickstoff gelöst hat, als im Normalzustand. Ein schnelles Aufsteigen aus der Tiefe kann für den Taucher tödlich enden.

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