Massenanteil
Abbildung 3.2 zeigt drei Behälter mit dem gleichen Volumen V. In ihnen befinden sich drei Gase mit der gleichen Temperatur T, aber unterschiedlichen Drücken und Massen. Diese drei Gase werden in den rechten Behälter 4 mit dem gleichen Volumen V gefördert, sodass sich im Behälter 4 der neue Druck p und die neue Masse m einstellen.
Abbildung 3.2 Massenanteil
Es gilt das ideale Gasgesetz
für Behälter 1,
für Behälter 2 und
für Behälter 3.
Für Behälter 4 ergibt sich dann
beziehungsweise
Das Verhältnis m i /m ges wird als Massenanteil oder Massenbruch bezeichnet. Beim Massenanteil
(3.3)
wird die Masse m i der betrachteten Komponente i auf die Gesamtmasse des Gemischs m ges bezogen.
Der Klammerausdruck
entspricht der mittleren spezifischen Gaskonstante der Gasmischung R Gem. Der Gesamtdruck p ist die Summe der Einzeldrücke
und somit
Stoffmengenanteil
In ähnlicher Weise wie beim Massenanteil wird beim Stoffmengenanteil (auch Molanteil genannt)
(3.4)
die Stoffmenge der Komponente i, n i , auf die Gesamtstoffmenge n ges bezogen. Jetzt sehen Sie etwas ganz Seltsames, was Sie eigentlich vermeiden sollten: für den Stoffmengenanteil werden zwei Bezeichnungen x und y verwendet, die genau das gleiche aussagen. Dies macht hier aber Sinn, denn der Stoffmengenanteil x beschreibt die Zusammensetzung der schweren Phase, y dagegen die Zusammensetzung der leichten Phase. Die Bezeichnungen x und y beziehen sich hier also auf unterschiedliche Phasen!
Da sich die Gesamtmasse mges beziehungsweise die Gesamtmolmasse n ges aus den Einzelmassen m i beziehungsweise Einzelmolmassen n i der k in der Mischphase vorliegenden Komponenten zusammensetzt, gilt
(3.5)
Somit müssen die Massen- und Stoffmengenanteile zwischen den Grenzen 0 und 1 laufen:
(3.6)
: kein Schwefeldioxid im Gas,
: das Gas besteht nur aus Schwefeldioxid.
Beladung
Als weiteres Konzentrationsmaß können Sie die Beladung einführen.
Molbeladung
Schauen Sie sich jetzt das etwas komisch erscheinende Konzentrationsmaß der Beladung an. Statt Kleinbuchstaben wie beim Stoffmengenanteil (x, y) werden hier Großbuchstaben (X, Y) zur Bezeichnung der Beladung verwendet. Die Bezeichnung X bezieht sich auch hier auf die schwere Phase, dementsprechend Y auf die leichte Phase. Die Definition der Molbeladung sieht auf den ersten Blick ähnlich aus wie die des Stoffmengenanteils, weist aber einen sehr wichtigen Unterschied auf:
(3.7)
(3.8)
Bezugsgröße
