Dampfdruck-Rechner für Wasser (Antoine-Gleichung)

Gib eine Temperatur (°C oder °F) ein, um mit der weit verbreiteten Antoine-Gleichung den Dampfdruck von Wasser in mmHg, kPa, atm und bar zu berechnen. Ändere den Umgebungsdruck, um zu sehen, wie Höhenlage den Siedepunkt senkt.

Was der Dampfdruck von Wasser laut Antoine-Gleichung bedeutet

Dampfdruck ist der Druck, den ein Dampf ausübt, sobald er in einem geschlossenen Behälter das Flüssig-Dampf-Gleichgewicht mit seiner Flüssigkeit erreicht hat — der Punkt, an dem Verdampfung und Kondensation exakt gleich schnell ablaufen. Da wärmere Moleküle sich energiereicher bewegen und leichter aus der Flüssigkeit entweichen, steigt der Dampfdruck mit zunehmender Temperatur stark an. Dieses Tool nutzt die in der Verfahrenstechnik weit verbreitete Antoine-Gleichung, log10(P) = A − B / (C + T), um den Dampfdruck von Wasser zwischen 0 und 100°C gleichzeitig in vier Einheiten zu berechnen: mmHg, kPa, atm und bar.

Sieden ist als der genaue Moment definiert, in dem der Dampfdruck einer Flüssigkeit dem sie umgebenden Druck entspricht. Ändert man den Umgebungsdruck gegenüber dem Standardwert auf Meereshöhe, lässt sich zahlenmäßig nachvollziehen, wie der Siedepunkt mit zunehmender Höhe sinkt. Ein praktischer Begleiter für den Chemieunterricht in Schule und Studium sowie für Alltagsfragen beim Wandern oder Kochen in großer Höhe.

So berechnest du den Dampfdruck von Wasser

  1. Temperatureinheit wählen Wähle Celsius (°C) oder Fahrenheit (°F). Fahrenheit-Werte werden vor der Berechnung automatisch in Celsius umgerechnet.
  2. Temperatur eingeben Gib die gewünschte Temperatur ein. Der unterstützte Bereich reicht von 0 bis 100°C (32 bis 212°F).
  3. Dampfdruck in vier Einheiten ablesen Das Ergebnisfeld zeigt den Dampfdruck gleichzeitig in mmHg, kPa, atm und bar an.
  4. Umgebungsdruck anpassen Nutze die Voreinstellungen für Meereshöhe oder den Fuji-Gipfel, oder gib einen eigenen kPa-Wert ein, um zu sehen, ob bei diesem Druck Sieden eintritt.

Tipps für die Nutzung

  • Die hier verwendeten Antoine-Koeffizienten gelten nur von 0 bis 100°C; außerhalb dieses Bereichs wird kein Ergebnis angezeigt, da eine einfache Extrapolation unzuverlässig wäre.
  • Ändere den Umgebungsdruck entsprechend einer Höhenlage, um zu sehen, bei welcher Temperatur Wasser dort sieden würde.
  • Ein Schnellkochtopf erhöht den Innendruck künstlich über den Atmosphärendruck, wodurch der Siedepunkt über 100°C steigt und sich die Garzeit verkürzt.
  • Kennst du die Temperatur nur in °F, genügt ein Klick auf den Einheiten-Knopf — die Umrechnung in °C erfolgt automatisch vor der Berechnung.
  • Es hilft, sich die Definition zu merken: Sieden beginnt genau dann, wenn der Dampfdruck einer Flüssigkeit dem sie umgebenden Druck entspricht.

Einsatzmöglichkeiten dieses Dampfdruck-Rechners

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Glossar zum Dampfdruck

Dampfdruck
Der Druck, den ein Dampf ausübt, sobald er in einem geschlossenen Behälter das Gleichgewicht mit seiner Flüssigkeit erreicht. Er steigt mit der Temperatur stark an.
Antoine-Gleichung
Eine empirische Formel, log10(P) = A − B / (C + T), die den Zusammenhang zwischen Dampfdruck und Temperatur mithilfe stoffspezifischer Konstanten A, B und C annähert.
Siedepunkt
Die Temperatur, bei der der Dampfdruck einer Flüssigkeit dem sie umgebenden Druck entspricht. Bei niedrigerem Umgebungsdruck ist diese Bedingung schon bei einer niedrigeren Temperatur erfüllt.
Atmosphärendruck
Der Druck, den die Luft auf einen bestimmten Ort ausübt. Er nimmt mit der Höhe ab, da die Luft dünner wird.
Flüssig-Dampf-Gleichgewicht
Ein Zustand in einem geschlossenen Behälter, bei dem die Verdampfungsrate der Kondensationsrate entspricht, sodass das System von außen unverändert erscheint.
Standardatmosphäre
Der Referenzwert für den Atmosphärendruck nahe Meereshöhe, definiert als 101,325 kPa (1 atm). Dieses Tool verwendet ihn als voreingestellten Umgebungsdruck.

Häufig gestellte Fragen

Sieden tritt ein, wenn der Dampfdruck einer Flüssigkeit dem umgebenden Druck entspricht. Da der Luftdruck mit der Höhe sinkt, erreicht der Dampfdruck von Wasser diesen niedrigeren Umgebungsdruck bereits bei einer niedrigeren Temperatur, wodurch der Siedepunkt sinkt. Nahe dem Fuji-Gipfel siedet Wasser bekanntlich bei etwa 87°C.

In einem geschlossenen Behälter erreichen eine Flüssigkeit und ihr Dampf ein Gleichgewicht, bei dem Verdampfung und Kondensation mit gleicher Rate ablaufen; der Druck des Dampfes in diesem Zustand ist der Dampfdruck. Da höhere Temperaturen energiereichere Moleküle bedeuten, steigt der Dampfdruck mit der Temperatur stark an.

Es handelt sich um eine empirische Formel, die den Zusammenhang zwischen Dampfdruck und Temperatur als log10(P) = A − B / (C + T) annähert. Mit stoffspezifischen Konstanten A, B und C lässt sich der Dampfdruck praktisch genau berechnen, ohne auf die komplexere Clausius-Clapeyron-Gleichung zurückzugreifen.

Ein Schnellkochtopf versiegelt den Deckel, um den Innendruck über dem Atmosphärendruck zu halten. Da Sieden erfordert, dass der Dampfdruck dem umgebenden Druck entspricht, ist bei höherem Umgebungsdruck eine höhere Temperatur nötig, bevor das Sieden beginnt. So kann das Wasser im Topf 100°C deutlich überschreiten, ohne zu sieden, und überträgt mehr Wärme an die Speisen.

Die hier verwendeten Antoine-Koeffizienten sind die Standardwerte, die so angepasst wurden, dass sie experimentelle Daten für Wasser zwischen 0 und 100°C gut wiedergeben. Außerhalb dieses Bereichs — etwa bei Minusgraden oder überhitztem Dampf weit über 100°C — würde eine naive Extrapolation einen erheblichen Fehler einführen, weshalb dieses Tool bewusst kein Ergebnis anzeigt.
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Übrigens – "Wasser siedet bei 100°C" gilt nur unter Vorbehalt

Hält man eine Flüssigkeit in einem geschlossenen Behälter, gleichen sich die Raten von Verdampfung und Kondensation mit der Zeit an und erreichen einen Zustand namens Flüssig-Dampf-Gleichgewicht, in dem Gas und Flüssigkeit koexistieren. Der Druck dieses Gases ist der Dampfdruck. Er ist keine feste Eigenschaft eines Stoffes — mit steigender Temperatur bewegen sich Moleküle energiereicher und verdampfen leichter, sodass der Dampfdruck mit der Temperatur stark ansteigt. Im 19. Jahrhundert zeigte der französische Ingenieur Louis Charles Antoine, dass sich dieser Zusammenhang zwischen Temperatur und Dampfdruck durch eine einfache empirische Gleichung annähern lässt, und die Antoine-Gleichung gehört bis heute zu den am weitesten verbreiteten Dampfdruck-Näherungen in Lehrbüchern der chemischen Verfahrenstechnik.

Sieden tritt ein, wenn Blasen, die sich im Inneren einer Flüssigkeit bilden, an die Oberfläche aufsteigen können, ohne zu kollabieren — also wenn der Dampfdruck der Flüssigkeit dem sie umgebenden Druck entspricht. Unter dem Standardatmosphärendruck auf Meereshöhe (etwa 101,325 kPa) erreicht der Dampfdruck von Wasser diesen Wert genau bei 100°C, weshalb wir lernen, dass "Wasser bei 100°C siedet". Das gilt jedoch nur unter der spezifischen Bedingung, sich in Meereshöhe zu befinden.

Mit zunehmender Höhe sinkt der umgebende Luftdruck. Nahe dem Fuji-Gipfel (etwa 3.776 m) fällt der Druck auf etwa 60 % des Meereshöhenwerts, sodass auch die Temperatur, bei der der Dampfdruck von Wasser diesen niedrigeren Druck erreicht — also der Siedepunkt — auf die 80er-Grad-Marke sinkt. Deshalb gart Reis, der während eines Aufstiegs gekocht wird, oft nicht vollständig durch. Umgekehrt versiegelt ein Schnellkochtopf den Dampf, um den Innendruck künstlich zu erhöhen, wodurch der Siedepunkt über 100°C steigt und Speisen in kürzerer Zeit vollständig gar werden.