Was ist Gas?

Der Name Gas leitet sich von dem Wort Chaos ab, das das Hauptmerkmal des einfachsten Aggregatzustandes treffend zusammenfasst.

Ein Gas ist ein Schwarm von Teilchen, die sich zufällig und chaotisch bewegen und ständig miteinander und mit den Wänden eines Behälters zusammenstoßen. Das tatsächliche Volumen der Teilchen ist winzig im Vergleich zum gesamten Raum, den sie einnehmen, weshalb Gase jedes verfügbare Volumen ausfüllen und sich leicht komprimieren lassen. Die durchschnittlichen Geschwindigkeiten der Gasmoleküle liegen in der Größenordnung von Hunderten von Metern pro Sekunde, und sie stoßen Milliarden Mal pro Sekunde zusammen. Aus diesem Grund vermischen sich Gase schnell und üben Druck aus.

Diese ständige Bewegung lässt sich leicht demonstrieren, indem man eine kleine Menge eines geruchsintensiven Gases in einen Raum abgibt. Innerhalb von Sekunden ist das Gas in allen Teilen des Raumes zu riechen. Diese Eigenschaften gelten auch für verdampfte Flüssigkeiten.

Ein Volumen eines beliebigen Gases bei gleicher Temperatur und gleichem Druck enthält die gleiche Anzahl von Molekülen, unabhängig davon, um welches Gas es sich handelt. Das bedeutet, dass die Messung von Gasen nach Volumen sehr praktisch ist. Gasmessungen bei hohen Konzentrationen erfolgen in % (Volumen) und bei niedrigen Konzentrationen in Teilen pro Million, ppm (Volumen).

Obwohl verschiedene Gase unterschiedliche Dichten haben, trennen sie sich nicht vollständig in Schichten entsprechend ihrer Dichte. Schwere Gase sinken tendenziell ab und leichte Gase steigen tendenziell auf, aber ihre ständige Bewegung bedeutet, dass sie sich ständig vermischen (d. h. sie sammeln sich nicht zusammen und stoßen andere Arten ab, wie es bei Flüssigkeiten oft der Fall ist).

In einem Raum, in dem Erdgas (Methan) entweicht, steigt das Gas tendenziell nach oben, da es leichter ist als Luft, aber die ständige Bewegung bedeutet, dass es am Boden eine beträchtliche Konzentration gibt. Dies geschieht unter vollkommen ruhigen Bedingungen, aber wenn es Luftströmungen gibt, wird die Vermischung verstärkt.

Luft ist in der Regel ein Gemisch aus Gasen:

Stickstoff 77,2 %
Sauerstoff 20,9 %
Wasserdampf 0,9 % (temperaturabhängig)
Argon 0,9 %
Kohlendioxid 0,04 % und steigend mit 0,0002 % pro Jahr
Andere Gase 0,07 %

Da ihre Zusammensetzung einigermaßen konstant ist, wird Luft mit der oben genannten Zusammensetzung in der Regel als Basisgasgemisch betrachtet. Wir messen Abweichungen von diesem Gemisch, was die Messung von toxischen und brennbaren Gasen für Sicherheits- und Gesundheitsanwendungen vereinfacht.