Berechne den CO2-Druck bei einer Temperaturänderung über das Gasgesetz. Inklusive Sättigungsdruck, Behältervolumen und einer übersichtlichen Drucktabelle.
CO2-Druck bei Temperaturänderung berechnen
Wähle zwischen Gasphasenmodell und Sättigungsdruck, damit CO2-Flaschen und reine Gasräume nicht vermischt werden.
Druck, Sicherheitsabstand und Einordnung
Absolutdruck, Überdruck, Sättigungsdruck und Modellhinweise
Gib Temperatur, Druckgrenze und Modellannahme ein.
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Wie berechnet der CO2-Druck-Temperatur-Rechner den Druck?
ƒGasgesetz und CO2-Sättigungsdruck
p2=p1⋅T1T2⋅V2V1
Variablen
p1
Startdruck-Absolutdruck im Ausgangszustand.
T1T2
Temperaturverhältnis-Zieltemperatur geteilt durch Starttemperatur, jeweils in Kelvin.
V1V2
Volumenfaktor-Endvolumen geteilt durch Startvolumen.
psat
Sättigungsdruck-CO2-Druck, wenn flüssige und gasförmige Phase zusammen vorliegen.
CO2-Gasphase bei Temperatur- und Volumenänderung
Die Beispiele starten mit 20 bar Absolutdruck, 20 °C und 10 l Behältervolumen.
Szenario
Zieltemperatur
Volumenänderung
Enddruck absolut
Druckänderung
Abkühlung bei konstantem Volumen
0 °C
0 %
18,64 bar
-6,82 %
Standardbeispiel
50 °C
0 %
22,05 bar
10,23 %
Starke Erwärmung
80 °C
0 %
24,09 bar
20,47 %
Erwärmung mit kleinerem Volumen
50 °C
-20 %
27,56 bar
37,79 %
Erwärmung mit größerem Volumen
50 °C
+25 %
17,64 bar
-11,81 %
Gasphasenmodell für trockenes CO2 ohne Flüssigphase. Absolutdruck ist die Rechengröße.
CO2-Sättigungsdruck bei flüssigem CO2
Wenn flüssiges CO2 vorhanden ist, folgt der Druck der Sättigungsdruckkurve und nicht dem einfachen Gasgesetz.
Temperatur
Sättigungsdruck
Einordnung
-20 °C
19,70 bar
Gekühlter Bereich mit deutlich niedrigerem Behälterdruck.
0 °C
34,85 bar
Typischer Referenzpunkt für CO2 mit Flüssigphase.
20 °C
57,29 bar
Nahe vieler Raumtemperatur-Szenarien.
30 °C
72,14 bar
Kurz vor dem kritischen Punkt steigt der Druck stark.
Korrelation nach Span und Wagner für reines CO2 zwischen Tripelpunkt und kritischem Punkt.
Welches CO2-Modell passt zu welchem Fall?
Die Tabelle trennt typische Anwendungsfälle, damit Gasgesetz und Sättigungsdruck nicht verwechselt werden.
Fall
Passendes Modell
Warum?
Gasraum ohne Flüssigphase
Gasphase, Menge konstant
Druck, Temperatur und Volumen hängen über das Gasgesetz zusammen.
CO2-Flasche mit flüssigem Rest
Flüssigphase vorhanden
Der Druck wird im Wesentlichen durch die Temperatur bestimmt.
Unklarer Füllzustand
Beide Modelle vergleichen
Der höhere relevante Druck hilft, die Sicherheitsreserve vorsichtiger zu prüfen.
Überkritischer Bereich
Spezialdaten statt einfacher Rechner
Oberhalb von rund 31 °C und 73,8 bar gibt es keine klassische Flüssig-Gas-Grenze mehr.
Druckbehälter, Ventile und Leitungen müssen immer zur tatsächlich zulässigen Druckstufe passen.
Häufig gestellte Fragen zum CO2-Druck-Temperatur-Rechner
Was berechnet der CO2-Druck-Temperatur-Rechner?
Der Rechner zeigt, wie sich CO2-Druck mit Temperatur und Volumen verändert. Für reine Gasräume nutzt er das Gasgesetz. Für Systeme mit flüssigem CO2 nutzt er die Sättigungsdruckkurve, weil der Druck dort anders entsteht.
Warum unterscheidet der Rechner Gasphase und Flüssigphase?
CO2 verhält sich in einer Flasche mit flüssigem Rest nicht wie ein einfacher Gasraum. Solange flüssiges CO2 vorhanden ist, hängt der Druck vor allem von der Temperatur ab. Das Gasgesetz passt dann nur noch für den gasförmigen Anteil.
Warum muss ich Absolutdruck eingeben?
Gasgleichungen rechnen mit absolutem Druck. Ein Manometer zeigt meist Überdruck gegenüber der Umgebung. Wenn ein Manometer 20 bar anzeigt, liegt der absolute Druck bei ungefähr 21,013 bar, abhängig vom Umgebungsdruck.
Wann ist das Gasphasenmodell sinnvoll?
Das Gasphasenmodell passt, wenn der Behälter nur gasförmiges CO2 enthält und die Stoffmenge konstant bleibt. Dann steigt der Druck bei Erwärmung und sinkt bei Abkühlung. Eine Volumenverkleinerung erhöht den Druck zusätzlich.
Wann ist der Sättigungsdruck die bessere Wahl?
Der Sättigungsdruck ist relevant, wenn flüssiges CO2 und Gasphase gleichzeitig vorhanden sind, etwa in einer nicht leeren CO2-Flasche. Dann bestimmt die Temperatur den Gleichgewichtsdruck, nicht das Behältervolumen allein.
Warum endet das Sättigungsdruckmodell bei rund 31 °C?
Bei CO2 liegt der kritische Punkt bei rund 31 °C und 73,8 bar. Oberhalb davon gibt es keine klassische Trennung zwischen Flüssigkeit und Gas. Für diesen Bereich braucht man Stoffdaten oder eine echte Zustandsgleichung.
Was bedeutet die Sicherheitsgrenze im Rechner?
Die Sicherheitsgrenze ist die niedrigste zulässige Druckstufe aus Behälter, Ventil, Schlauch, Regler und Anschlüssen. Der Rechner vergleicht den Modellwert mit dieser Grenze und zeigt, wie viel Abstand übrig bleibt.
Kann ich den Rechner für CO2-Flaschen verwenden?
Für eine CO2-Flasche mit flüssigem Rest ist das Sättigungsdruckmodell die passendere Näherung. Der Rechner ersetzt trotzdem keine Herstellerangaben, keine Druckprüfung und keine Auslegung von Druckbehältern oder Sicherheitseinrichtungen.
Warum zeigt der Rechner auch einen Überdruck an?
Viele Druckanzeigen und Sicherheitsangaben arbeiten praktisch mit Überdruck. Der Rechner rechnet intern mit Absolutdruck und zieht für die Überdruckanzeige 1,01325 bar Umgebung ab. Dadurch bleiben Formel und Anzeige klar getrennt.
Wie genau sind die Ergebnisse?
Das Gasphasenmodell ist eine Näherung und wird bei hohen Drücken ungenauer. Die Sättigungsdruckkurve ist für reines CO2 im gültigen Temperaturbereich deutlich passender, bildet aber keine Gemische, Füllstände, Wärmeübergänge oder Reglerdynamik ab.