~2026-20507-02 am 2. April 2026 um 16:50 Uhr

2026-04-02T16:50:53Z

Neue Seite

'''Partialdruck''' oder '''Teildruck''' bezeichnet den Beitrag einer einzelnen Komponente oder [[Fraktion (Chemie)|Fraktion]] in einem [[Gasgemisch]] zum Gesamtdruck.
Im Falle [[Ideales Gas|idealer Gase]] entspricht der Partialdruck eines einzelnen Gases innerhalb eines Gasgemischs dem Druck, den das einzelne Gas hätte, wenn die anderen Gase entfernt würden.

Der [[Druck (Physik)|Gesamtdruck]] setzt sich [[Addition|additiv]] aus den Partialdrücken der einzelnen Gaskomponenten zusammen. Der Partialdruck entspricht dem Druck, den die einzelne Gaskomponente bei alleinigem Vorhandensein im betrachteten [[Volumen]] ausüben würde.
Bei realen Gasen ist der Partialdruck in Gemischen allerdings geringer, da zwischen den Gas-Teilchen zumeist Anziehungskräfte wirken, die den Druck verringern.<ref>''Lexikon der Chemie'', Eintrag [https://www.spektrum.de/lexikon/chemie/partialdruck/6739 ''Partialdruck'']. In: spektrum.de</ref>

Das Maß, in dem Gase mit anderen Stoffen reagieren, diffundieren und sich in Flüssigkeiten lösen, wird von ihrem Partialdruck bestimmt und nur indirekt von ihrer Konzentration in Gasmischungen oder Flüssigkeiten.

In einem Gasgemisch wie der Luft ist die [[Siedetemperatur|Siede]]- bzw. [[Kondensationstemperatur]] einer Gaskomponente (z. B. Wasserdampf) von ihrem Partialdruck abhängig, nicht vom Gesamtdruck.

In der [[Meteorologie]] wird der Begriff [[Dampfdruck]] als [[Synonymie|Synonym]] für den Partialdruck des Wassers in der Luft verwendet.
Die Kondensationstemperatur des Wasserdampfs wird auch als [[Taupunkt]] bezeichnet.

== Anwendung ==
In der [[Biologie]] und [[Medizin]] sind vor allem der ''Sauerstoffpartialdruck'' (PO2) und ''Kohlenstoffdioxidpartialdruck'' (PCO2) von großer Bedeutung.<ref name="Anwendung">{{internetquelle|titel=Partialdruck|url=http://www.anfofo.de/downloads/akademische_lehre/Blutgasanalyse/01_partialdruck.pdf|zugriff=19. Mai 2011|format=PDF; 322 kB|archiv-url=https://web.archive.org/web/20121203043708/http://www.anfofo.de/downloads/akademische_lehre/Blutgasanalyse/01_partialdruck.pdf|archiv-datum=2012-12-03}}</ref> Hier wird der Begriff auch auf die [[Stoffmengenkonzentration|Konzentrationen]] dieser Gase in [[Lösung (Chemie)|Lösung]] angewendet, beispielsweise im Blut (messbar etwa [[perkutan|transkutan]]<ref>Thomas Fösel, [[Karl-Heinz Altemeyer]], H. Heinrich, P. Lotz: ''Möglichkeiten und Grenzen der Ventilationsüberwachung bei Narkosen von Säuglingen und Kleinkindern.'' In: ''Der Anaesthesist.'' Band 33, Heft 1, Januar 1984, S. 31–38, hier: S. 35.</ref>) oder in Wasser. Dabei wird als Partialdruck derjenige Druck des Gases angegeben, der mit der betreffenden Konzentration in Lösung (an einer gedachten oder wirklichen Grenzfläche von Gas und Flüssigkeit) in einem [[Diffusion]]sgleichgewicht steht. Das [[Henry-Gesetz]] beschreibt makroskopisch das Verhältnis der in der Gasphase auftretenden Partialdrücke, in Abhängigkeit von der jeweiligen Stoffkonzentrationen in der flüssigen Phase. Der Partialdruck wird immer dann anstatt der [[Massenkonzentration]] verwendet, wenn das Diffusionsverhalten des gelösten Gases betrachtet wird. Typische Themen dafür sind die [[Respiration|respiratorischen]] Austauschvorgänge in der Lunge, die Gefahr von [[Gasembolie]]n in der [[Tauchmedizin|Tauch-]] ([[Dekompressionskrankheit]] und [[Tiefenrausch]]) und [[Flugmedizin]] sowie die Entstehung der [[Gasblasenkrankheit]] der Fische. Aufgrund dessen ist die Berechnung von Gaspartialdrücken beim technischen [[Gerätetauchen]] bzw. [[Nitrox]]tauchen Grundlage der dazugehörigen Ausbildungsgänge.

Im [[Brandschutz]] wird bei der sogenannten [[Aktive Brandvermeidung|aktiven Brandvermeidung]] der Sauerstoffanteil in der Luft so weit abgesenkt, dass Menschen noch für eine gewisse Zeit darin arbeiten können, die [[Entflammbarkeit]] von bestimmten Materialien aber praktisch auf Null gesenkt ist.

== Dalton-Gesetz ==
Das Dalton-Gesetz (Daltonsches Gesetz, Gesetz der Partialdrücke) wurde 1805 von [[John Dalton]] formuliert.<ref>{{Literatur |Autor=Günter Jakob Lauth, Jürgen Kowalczyk |Titel=Thermodynamik: Eine Einführung |Verlag=Springer-Verlag |Ort= |Datum=2015 |ISBN=978-3-662-46229-4 |Seiten=22 }}</ref> Es besagt, dass die Summe aller Partialdrücke <math>p_i</math> bei [[Ideales Gas|idealen Gasen]] gleich dem Gesamtdruck des Gemisches <math>p_\text{Gesamt}</math> ist.<ref name="Dalton-Gesetz">{{internetquelle|titel=Dalton’sches Gesetz oder Partialdruckgesetz|url=http://www.tdc.at/Technik/dalton.htm|zugriff=19. Mai 2011}}</ref>

Für <math>k</math> Komponenten ergibt sich
:<math>p_\text{Gesamt} = \sum_{i=1}^k p_i</math>
und aus der Zustandsgleichung der idealen Gase folgt:
:<math>n_\text{Gesamt} = \sum_{i=1}^k n_i</math>
Löst sich ein Gas von einem Gemisch nicht oder praktisch nicht, so wird der darüber entstandene Gasraum gemäß den beiden Formeln aufgefüllt. Dabei ist der Partialdruck einer Komponente der bei dieser Temperatur herrschende Siededruck der reinen Komponente.<ref name="Gemische">{{internetquelle|titel=Gemische (PDF)|url=http://www.itv.rwth-aachen.de/fileadmin/LehreSeminar/Thermodynamik_I/Thermodynamik_Kap2_Teil4von4.pdf|zugriff=19. Mai 2011|format=PDF; 591 kB|archiv-url=https://web.archive.org/web/20161115193244/http://www.itv.rwth-aachen.de/fileadmin/LehreSeminar/Thermodynamik_I/Thermodynamik_Kap2_Teil4von4.pdf|archiv-datum=2016-11-15}}</ref>

Daraus leitet sich ab, dass der Partialdruck des <math>i</math>-ten [[Gas]]es gleich dem Produkt aus [[Stoffmengenanteil]] <math>\chi_i</math> des Gases mal [[Druck (Physik)|Gesamtdruck]] des [[Gemisch]]es (beispielsweise [[Luftdruck]]) ist. Das ist zwar eine idealisierte Darstellung für den Fall, dass die Teilchen der Gasphase außer der mechanischen keine gegenseitigen Wechselwirkungen haben (ideale Gase), jedoch kann man diese im Normalfall vernachlässigen.<ref name="Gemische" />

:<math>p_i = \chi_i \cdot p_\text{Gesamt}</math>

Das Verhältnis der Teilchenanzahl ([[Stoffmenge]]) <math>n_i</math> einer Komponente <math>i</math> zur Gesamtteilchenzahl <math>n_\mathrm{Gesamt}</math> des Gemisches entspricht dabei dem Stoffmengenanteil <math>\chi_i</math> und somit auch dem Partialdruck <math>p_i</math> der Komponente <math>i</math> zum Gesamtdruck <math>p_\mathrm{Gesamt}</math> des Gemisches.<ref>Charles E. Mortimer, Ulrich Müller, Johannes Beck: ''Chemie: Das Basiswissen der Chemie.'' Stuttgart 2015, ISBN 978-3-13-484312-5, S. 159 f.</ref> Folglich gilt:

:<math>\frac{n_i}{n_\mathrm{Gesamt}} = \frac{p_i}{p_\mathrm{Gesamt}}</math>

''Beispiel'': [[trockene Luft]] in [[Meereshöhe]]

Die folgende Tabelle zeigt die Zusammensetzung von vollständig trockener Luft auf Meereshöhe ([[Normalbedingung]]), also bei einem Luftdruck von 1013,25 [[Pascal (Einheit)|hPa]].

Man kann den Volumenanteil mit dem Teilchenanteil ([[Stoffmengenanteil]]) gleichsetzen, da es sich um annähernd [[Ideales Gas|ideale Gase]] handelt. Sonstige Bestandteile der Luft kann man aufgrund ihres geringen Anteils vernachlässigen.

{| class="wikitable centered"
|+ Übersicht: Partialdrücke trockener Luft in Meereshöhe (unter Verwendung aller üblichen Einheiten)<ref>Für ''feuchte Luft'' muss man den Wasserdampfdruck vom Luftdruck abziehen und den Restdruck unter den Gasen im Verhältnis ihrer Anteile an der trockenen Luft aufteilen.</ref>
|- class="hintergrundfarbe6"
! rowspan="2" | Komponente
! rowspan="2" | Volumenanteil %
! colspan="5" | Partialdruck in
|- class="hintergrundfarbe6"
! [[Pascal (Einheit)|hPa]] (mbar)
! kPa
! mmHg ([[Torr]])
! [[Bar (Einheit)|bar]]
! [[Physikalische Atmosphäre|atm]]
|- style="text-align:right;"
| style="text-align:left;" | [[Luft]]
| 100,00 ||1013,25 || 101,325 || 759,96 || 1,01325 || 1,00000
|- style="text-align:right;"
| style="text-align:left;" | [[Stickstoff]]
| 78,090 || 791,25 || 79,13 || 593,45 || 0,79125 || 0,78090
|- style="text-align:right;"
| style="text-align:left;" | [[Sauerstoff]]
| 20,940 || 212,19 || 21,23 || 159,17 || 0,21228 || 0,20940
|- style="text-align:right;"
| style="text-align:left;" | [[Argon]]
| 0,927 || 9,39 || 0,939 || 7,04 || 0,00939 || 0,00927
|- style="text-align:right;"
| style="text-align:left;" | [[Kohlenstoffdioxid]]
| 0,042 || 0,42 || 0,042 || 0,296 || 0,00042 || 0,00042
|}

{| class="wikitable centered" style="text-align:center"
|+ Übersicht: Ausgewählte Partialdrücke von Luft/[[Druckluft]] in der Wassertiefe
|-
! Wassertiefe !! Umgebungsdruck !! Sauerstoffpartialdruck !! Stickstoffpartialdruck
|-
| 0 m || 1 bar || 0,21 bar || 0,78 bar
|-
| 10 m || 2 bar || 0,42 bar || 1,56 bar
|-
| 20 m || 3 bar || 0,63 bar || 2,34 bar
|-
| 30 m || 4 bar || 0,84 bar || 3,12 bar
|-
| 40 m || 5 bar || 1,05 bar || 3,90 bar
|}

Für ein nicht ideales System, z. B. eine Mischung zweier Flüssigkeiten im Zweiphasengleichgewicht, muss der [[Aktivität (Thermodynamik)|Aktivitätskoeffizient]] <math>\gamma_i</math> berücksichtigt werden. Damit ergibt sich als Erweiterung des [[Raoultsches Gesetz|Raoultschen Gesetzes]] für nicht ideale Lösungen:

:<math>p_i = \gamma_i \, x_i \, p_i^{\ast}</math>

Dabei ist <math>p_i^{\ast}</math> der Dampfdruck der reinen Komponente <math>i</math> bei der gegebenen Temperatur und <math>x_i</math> ihr Molenbruch in der Flüssigphase.

Die Aktivitätskoeffizienten werden in der Praxis häufig mit Modellen wie dem Wilson-Modell, NRTL-Modell oder UNIFAC-Modell beschrieben.

== Siehe auch ==
* [[Fugazität]] – beschreibt die Abweichung realer Gase vom idealen Verhalten.

== Weblinks ==
{{Wiktionary}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4173433-6}}

[[Kategorie:Thermodynamische Zustandsgröße]]
[[Kategorie:Tauchphysik]]

Partialdruck - Versionsgeschichte

~2026-20507-02 am 2. April 2026 um 16:50 Uhr