Gas

Gas: Stoff, dessen Moleküle frei beweglich sind und vorwiegend durch Zusammenstöße in Wechselwirkung treten. Die Stöße auf die Gefäßwand äußern sich als Gasdruck. Beim idealen Gas denkt man sich die Moleküle punktförmig und nimmt an, dass, außer beim Stoß, zwischen ihnen keine Kräfte wirken. Reale Gase bestehen aus Molekülen mit endlichen Volumen, zwischen denen Van-der-Waals-Kräfte wirken (siehe auch zwischenmolekulare Kräfte). Alle in der Natur vorkommenden Gas sind reale Gas Sie gehorchen einer empirischen Zustandsgleichung. Gas, die sich bei Zimmertemperatur nicht durch Druckerhöhung verflüssigen lassen, weil ihre kritische Temperatur tiefer liegt, nennt man permanente Gas (zum Beispiel Sauerstoff, Helium), sie verhalten sich wie ideale Gase. Siehe auch Gasgesetze, Aggregatzustand.

Gasaufzehrung: allmähliches Verschwinden des Füllgases bei Gasentladungen, wird durch Sorption verursacht und in Ionen- und Getterpumpen zur Hochvakuumerzeugung genutzt. Siehe auch Vakuumpumpe.

Gasausbruch: gebirgsschlagartiges Auswerfen von Gesteinen und Gasen und ihr Eindringen in die Grubenbaue; im Bergbau auf Steinkohle Methan und Kohlendioxid, auf Kupferschiefer Stickstoff, auf Kalisalz Kohlendioxid und Methan. Dabei bilden sich Ausbruchskanäle; große Gesteinsmengen werden in den Grubenraum geschleudert. Gasausbruch gefährdet daher das Leben der Bergleute und kann Schaden in der Grube anrichten. Zur Vermeidung unkontrollierbarer Ausbrüche zündet man die Sprengladungen von über Tage aus, wenn alle Bergleute ausgefahren sind.

Gasbehälter: Apparat zur Speicherung von technischen Gasen, zum Beispiel Stadtgas. Der Glockengasbehälter (fälschlich Gasometer genannt) besteht aus einer teleskopartigen, in Wasser tauchenden Behälterglocke («nasser Gasbehälter»), während der Scheibengasbehälter mit einer dicht schließenden, bewegliche Scheibe versehen ist («Trockengasbehälter»). Neben diesen Niederdruckgasbehälter gibt es auch Hochdruckgasbehälter in Kugel- oder Kesselform.

Gasbranderreger: anaerobe, in Erde und Darm vorkommende Sporenbildner. Die von Gasbranderreger gebildeten hochwirksamen Toxine sind Ursache des tödlich verlaufenden Gasbrands.

Gasbrenner: mit Stadt-, Erd- oder anderem Brenngas betriebenes Laborgerät mit regulierbarer Luftzufuhr zum Erhitzen von Stoffen und Reaktionsgemischen. Mit dem von R. Bunsen 1855 entwickelten Bunsenbrenner sowie dem ähnlich wirkenden Teclubrenner wird mit wenig Luft eine mäßig heiße Flamme mit gelb leuchtender, flackernder Spitze, bei stärkerer Luftzufuhr eine rauschende, nicht leuchtende, bis zu 1200 °C heiße Flamme mit blauem Innenkegel erzeugt. Zur Bearbeitung von Glas und Quarz werden mit Druckluft betriebene Gebläsebrenner eingesetzt, mit denen mehr als 2000°C Flammentemperatur erreicht werden.

Gasdynamik: Lehre von der strömenden Bewegung kompressibler (zusammendrückbarer) Stoffe, besonders Gase. Gegenstand der Gasdynamik sind Strömungen hoher Geschwindigkeit und beziehungsweise oder bei großen Druck- und Dichteunterschieden, so dass neben aerodynamische auch thermodynamische Gesetze für die theoretische Beschreibung herangezogen werden müssen. Anwendungsgebiete sind Vorgänge in Turbinen, Raketen- und Strahltriebwerken, Strömungen um Flugzeuge, Raketen, Propeller, Geschosse u.a. Experimentelle Untersuchungen erfolgen in Windkanälen oder durch Abwurf von Versuchskörpern aus großen Höhen. Siehe auch Überschallgeschwindigkeit.

Gasentartung: Abweichung des Verhaltens eines Gases von den bei normalen Temperaturen gültigen Gesetzen, wenn sich dem absoluten Nullpunkt nähert. Die mittlere kinetische Energie ist dann nicht mehr proportional, und die spezifische Wärmekapazität geht gegen Null. Das Elektronengas ist schon bei normalen Temperaturen entartet.

Gasentladung: Fluss - elektrische Ströme durch Gase und Dämpfe, aus denen dabei ein Plasma entsteht. Ladungsträger sind Ionen und Elektronen. Die Stromzuführung erfolgt gewöhnlich über Elektroden (siehe auch Zündung). Die verschiedenen Formen der Gasentladung unterscheiden sich durch die Eigenschaften ihrer Plasmen und die Prozesse an den Elektroden; die wichtigsten Arten sind Bogenentladung und Glimmentladung, ferner sind Dunkelentladung, Funkenentladung, Pinch-Entladung (Pinch) und Koronaentladung zu nennen. Gasentladung ohne Elektroden sind die Hochfrequenzentladung und der Laserfunken. Eine Gasentladung ist unselbständig, wenn sie nur bei Freisetzung zusätzlicher Elektronen brennt, zum Beispiel durch Glühen oder Bestrahlung der Kathode. Das von Gasentladung emittierte Licht zeigt ein Linien- und Bandenspektrum von Atomen beziehungsweise Molekülen, entsprechend einer für jedes Gas charakteristische Leuchtfarbe; bei hoher Plasmadichte entsteht ein kontinuierliches Spektrum. Technische Bedeutung haben Gasentladung unter anderem als Lichtquellen, Anzeigeröhren, beim Elektroschweißen und -schneiden, als Schaltlichtbögen und in Lichtbogenöfen, für Plasmachemie, magnetohydrodynamische Generatoren und bei der Kernfusion.

Gasentladungsröhre: gasgefüllte Röhre, bei der die Eigenschaften einer Gasentladung ausgenutzt werden. Gasentladungsröhre mit geheizter Kathode (Glühkathoden-Gasentladungsröhre) finden Anwendung als Gleichrichterröhre, Thyratron und Rauschdiode, Gasentladungsröhre mit ungeheizter Kathode (Kaltkathoden-Gasentladungsröhre) dagegen als Stabilisator-, Relais-, Zähl- und Ziffernanzeigeröhre. Gasentladungsröhren werden zunehmend durch Halbleiter- und optoelektronische Bauelemente abgelöst.

Gasfilter: auswechselbare Filtereinsätze zum Schutz vor verschiedenen Gasen und Dämpfen in Atemschutzgeräten.

Gasflasche: druckfester, transportabler Stahlbehälter für verdichtete oder verflüssigte Gase, zum Teil mit kennzeichnendem Farbanstrich (Sauerstoff blau, Wasserstoff rot, Stickstoff grün, Äthin gelb). Gasflasche für brennbares Gas (Wasserstoff, Propan unter anderem) haben Linksgewinde oder Spezialanschluss (Äthin), für nicht brennbares Gas (Pressluft) Rechtsgewinde. Gasflasche dürfen nicht gestürzt, gestoßen oder höherer Temperatur ausgesetzt werden.

Gasgenerator, Generator: technische Anlage zum Vergasen fester Brennstoffe (Steinkohle, Braunkohle, Koks), in der durch Einleiten von Luft oder Sauerstoff, eventuell im Gemisch oder im Wechsel mit Wasserdampf, eine Umsetzung des Brennstoffes hauptsächlich zu Generator- oder Wassergas erfolgt; siehe auch Winkler-Generator.

Gasgesetze: Beziehungen zwischen den Zustandsgrößen Druck p, Volumen V und Temperatur T eines idealen Gases. Boyle-Mariottesches Gesetz: Bei konstantem T ist das Produkt pV konstant, oder P\V\ = Piv2, wenn das Gas isotherm vom Zustand 1 in den Zustand 2 übergeht. Gay-Lussacsche Gesetze:

a) Bei konstantem p ist die relative Volumenzunahme der Temperaturerhöhung proportional, wobei V0 das anfängliche Volumen bei 0 °C und V, das Volumen nach der Erwärmung auf die Celsius-Temperatur bedeuten. Der Raumausdehnungskoeffizient y = (1/273,15) K"1 ist für alle idealen Gase gleich,

b) Bei konstantem V ist die relative Druckzunahme eines Gases der Temperaturerhöhung proportional; (pt p0)/p0 = yt mit p0 als Druck bei 0 °C und p, als Druck bei der Temperatur t. y heißt hier Spannungskoeffizient und ist genauso groß wie der Ausdehnungskoeffizient. Alle 2 Gesetze sind Spezialfälle des Boyle-Gay-Lussacschen Gesetzes pV/(1 + yt) = const., das durch Einfuhren der absoluten Temperatur T in die Zustandsgleichung idealer Gase übergeht.

Gaskappe: Ansammlung von Erdgas über einer Erdöllagerstätte.

Gaskonstante, universelle Gaskonstante, allgemeine Gaskonstante: Konstante R in der Zustandsgleichung des idealen Gases; R = 8,3144 J/(mol-K).

Gaslaser: ein Laser, dessen aktives Medium ein geeignetes Gas ist, dessen Atomen oder Molekülen durch Stoßanregung in einer kontinuierlichen Gasentladung innerhalb eines Glasrohres Energie zugeführt wird.

Gasmesser, Gaszähler: Gerät zum Messen und selbsttätigen Aufzeichnen einer durchströmenden Gasmenge (Gasverbrauch) in Litern oder Kubikmetern; früher Gasuhr genannt. Beim Nassgas-Messer wird durch den Gasdruck eine zur Hälfte im Wasser liegende Trommel gedreht; beim Trockengas-Messer werden abwechselnd Messkammern (Lederbälge) gefüllt und entleert. Der Münz-Gasmesser gibt nach Geldeinwurf eine festgelegte Gasmenge frei.

Gasmotor, Gasmaschine: Verbrennungsmotor, der mit gasförmigen Brennstoffen betrieben wird; ursprünglich (1860) von J. J. E. Lenoir erfunden und durch N. A Otto mit Anwendung des Viertaktverfahrens weiterentwickelt, wurde er zur Urform des heutigen Verbrennungsmotors. In der 2.Hälfte des 19. Jahrhundert war der Gasmotor die wichtigste Kraftmaschine des Kleingewerbes.

Gasnebel, Emissionsnebel: Ansammlung unter Paul Gauguin: Zwei Frauen von Tahiti, 1892 stellarer Materie, in der das Gas durch einen oder mehrere benachbarte heiße Sterne ionisiert und zum Leuchten angeregt wird, zum Beispiel der Orionnebel.

Gasödem, Gasbrand: durch Gasbrandbazillen hervorgerufene lebensgefährliche Infektion von Wunden mit massiver Gewebezerstörung; typische Kennzeichen sind bläulich-gelbe Verfärbung und Gasbildung im stark schmerzhaften Wundbereich (Gasphlegmone), plötzliche Kreislaufschwäche ohne Fieber.

Gasöl: zwischen 200 und 360 °C unter Atmosphärendruck siedende Erdölfraktion. Gasöl wird als Dieselkraftstoffkomponente (direkt oder nach Raffination), als leichtes Heizöl sowie als petrolchemischer Rohstoff eingesetzt. Gasöl diente früher zur Erzeugung von Brenngas (Ölgas).

Gasraumheizer: gasgefeuerter Einzelofen mit Wärmeregler, verbreitet ist der Aussenwandofen mitverschweißtem, gegen den Wohnraum gasdichtem Verbrennungsraum und Wärmeüberträger sowie unmittelbarem Abzug durch die Außenwand ins Freie.

Gasspeicherung: Maßnahmen zum Ausgleich der zeitlichen Unterschiede zwischen Gaserzeugung und -verbrauch sowie zur Deckung des Spitzenbedarfs und zur Bereitstellung einer Reserve für Störungsfälle. Zur Gasspeicherung dienen unter anderem Gasbehälter, in gewissem Umfang Rohrnetze und neuerdings auch unterirdischer natürlicher Speicher.

Gasspürgerät: einfach zu bedienendes Gerät zur groben qualitativen und quantitativen Analyse eines gas- oder dampfförmigen Stoffes in der Luft. Allg. verwendet man dazu, besonders für arbeitshygienische Messungen, Prüfröhrchen. Im Bergbau setzt man ortsfeste (Ultrarotabsorptionsschreiber) oder tragbare Geräte (Interferometer) ein.

Gastechnik: Teilgebiet der Technik, das die Probleme der Gaserzeugung, -aufbereitung, -speicherung, -messung, -Verteilung und -Verwendung behandelt; außerdem gehören hierzu Entwurf, Bau und Betrieb der dafür notwendigen verfahrenstechnischen Anlagen. Die Gastechnik befasst sich ausschließlich mit den Brenngasen, wie Erdgas, Entgasungs- und Vergasungsgase, sowie deren Mischungen.

Gasverflüssigung: Verfahren der Tieftemperaturtechnik zum Überführen von Gasen in den flüssigen Aggregatzustand unter Ausnutzung thermodynamischen Gesetze. Beim Linde-Verfahren wird komprimierte Luft über ein Drosselventil entspannt und verflüssigt sich dabei teilweise, der Rest wird im Gegenstrom zur Vorkühlung der komprimierten Luft benutzt (siehe auch Joule-Thomson-Effekt). Die flüssige Luft hat bei Normaldruck eine Temperatur von -193 °C; sie ist Ausgangsprodukt für die Luftzerlegung in Sauerstoff und Stickstoff. Andere tiefsiedende Gase lassen sich ähnlich verflüssigen; beim Helium (Siedepunkt -269 °C) benutzt man zur Verflüssigung das Kapiza-Verfahren, das auf der adiabatischen Expansion von vorgekühltem komprimiertem Gas beruht.

Gasversorgung: physikalische, chemische, brennstofftechnische Vorgänge technologische, ökonomische, gebiets- und stadtplanerische Maßnahmen im Zusammenhang mit der Gaserzeugung, -Speicherung, -Fortleitung, -Verteilung und dem -Verbrauch durch Industrie und Haushalt.

Gaswaage, Dasymeter: Gerät zur Bestimmung der Dichte von Gasen, bei dem der Auftrieb eines Glasballons in dem zu untersuchenden Gas gemessen wird.

Gasturbine: Wärmekraftmaschine, die die kinetische und thermische Energie heißer Gase zur Leistung mechanischer Arbeit ausnutzt. Das Arbeitsgas wird durch Verbrennung von Kraftstoff in der durch einen Verdichter vorverdichteten Luft in der Brennkammer erzeugt. Das Wirkprinzip gleicht dem einer Dampfturbine; Anwendung in Kraftwerken, Fahrzeug- und Flugzeugantrieben.