Gasvolumenmessung im Laborumfeld

Einführung

  

Wodurch sind Gasvolumenmessungen im Labor gekennzeichnet?

  • Geringe Gasmengen
  • Kleine Gasvolumenströme
  • Unstete Gasbildung
  • Weite Streuung der Gaszusammensetzung
  • Änderung der Gaszusammensetzung im Versuchsablauf
  • Gase entstehen erst bei Temperaturen oberhalb der Raumtemperatur
  • Die Gaszustandsgrößen Druck und Temperatur sind nicht konstant und entsprechen i.d.R. nicht den Normbedingungen

 

 

Was macht die Gasvolumenmessung so kompliziert?

  • Viele Gase sind farblos und geruchslos
  • Die Dichte von Gasen streut sehr stark (CH4: 0,7168 kg/m³n; CO2: 1,9769kg/m³n)
  • Anwesenheit aggressiver Gaskomponenten (korrosiv, toxisch)
  • Die zu messenden Gase sind zumeist biogener Herkunft, werden also von Bakterien produziert (oder verbraucht).
  • Anwesenheit von Wasserdampf
  • Gase haben keine feste Struktur (bilden keine Grenzschichten aus)
  • Gasvolumen sind stark temperatur- und druckabhängig
  • Gase sind beliebig mischbar
  • Gase sind löslich in Flüssigkeiten
  • Gase diffundieren durch Flüssigkeiten 
  • Nicht alle Feststoffe sind gasundurchlässig
  • Gase werden adsorbiert, absorbiert, desorbiert

 

Das übliche Laborumfeld

 

Gase sind beliebig mischbar. Da wir in einer Gasatmosphäre leben (Luft = Sickstoff plus Sauerstoff plus Kohlendioxid plus Wasserdampf plus ….) müssen wir zunächst die zu messenden Gasvolumen „einfangen" also in einem geschlossenen System arbeiten.

 

Geschlossene Systeme sind zumeist Versuchsgefäße aus Glas. Je nach Versuchsvorgabe handelt es sich um ein aerobes oder anaerobes Umfeld. Da in der Umgebungsluft Sauerstoff enthalten ist, sind anaerobe Versuchsanordnungen definitionsgemäß gasdicht ausgeführt. Es liegt also ein geschlossenes System vor, das es prinzipiell erlaubt, die Veränderungen in der Gasphase des Versuchsaufbaues zu beobachten.
Da sich ein entstehendes Gas sofort mit den, in der Gasphase, vorhandenen Gasen mischt, sind optische Verfahren zur Volumenmessung, z.B. durch die Beobachtung einer Grenzschicht, zunächst ausgeschlossen.  Eine Mehrung oder Zehrung von Gas in einem geschlossenen System würde zu einer Druckerhöhung oder einer Druckabsenkung führen. Dieser Effekt wird in den meisten einfachen Gasvolumenmessungen genutzt. Das Gasvolumen teilt sich ein variables Volumen mit einer Flüssigkeit und die Grenzschicht Gas/Flüssigkeit wird zur Ablesung genutzt.

 

 

Mehr über die im Labor eingesetzten Messysteme zur Gasvolumenmessung erfahren Sie hier.