Gaskonzentration

Gaskonzentration bezeichnet die Menge eines bestimmten Gasbestandteils in einem Gasgemisch. In der Praxis wird sie durch verschiedene Größen ausgedrückt, etwa durch die Mole Fraction (X_i), den Partialdruck des Gases oder den Volumenanteil. In der Gasphase kann man unter bestimmten Bedingungen das ideale Gasgesetz verwenden; dann gilt, dass der Volumenanteil eines Gases dem Molebruch entspricht und p_i = X_i · P_total.

Einheiten und Umrechnungen: Die Konzentration eines Gases wird häufig als Mole Fraction, Partialdruck, Volumenanteil oder, speziell in der Umweltmessung, als parts per million (ppm) oder parts per billion (ppb) angegeben. In Umwelt- und Arbeitsluft wird sie auch als Massenkonzentration in Milligramm pro Kubikmeter (mg/m3) berichtet. Die Umrechnung zwischen diesen Größen hängt von Temperatur, Druck und der molaren Masse des Gases ab.

Messung und Nachweis: Gaskonzentrationen werden mit Techniken wie Gaschromatographie, Infrarot-Spektroskopie (NDIR), elektrochemischen Sensoren, Photoionisationsdetektoren (PID) oder Massenspektrometrie bestimmt. Probenahme, Kalibrierung und Kenntnis von Hintergrundwerten sind entscheidend für Genauigkeit, Empfindlichkeit und Nachweisgrenzen.

Anwendungen und Bedeutung: Gaskonzentrationen spielen eine zentrale Rolle in der Prozesssteuerung, Umweltüberwachung, Innenraumluft- und Arbeitsluftqualität sowie in der Leckageerkennung von Brenngasen. Grenzwerte, Messgenauigkeit und Berichtsformate variieren stark nach Gasart, Regulierung und Einsatzsituation.

Theoretische Aspekte: Abweichungen vom idealen Verhalten treten bei hohen Drücken oder niedrigen Temperaturen auf. Henrys Gesetz beschreibt oft die Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten; Konzentrationen ändern sich mit Temperatur, Druck und der Zusammensetzung des Gemischs.