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luftfuktighet

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Luftfuktighet - eller kort sagt luftfuktighet - beskriver andelen vanndamp i gassblandingen i luften . Flytende vann (f.eks. Regndråper, tåke -dråper) eller is (f.eks. Snøkrystaller) er derfor ikke inkludert i luftfuktigheten. Fuktigheten er en viktig parameter for mange tekniske og meteorologiske prosesser, for mange livsprosesser i levende vesener og for menneskers helse og komfort. [1]

Avhengig av temperatur og trykk kan et gitt volum luft bare inneholde en viss maksimal mengde vanndamp. Den relative fuktigheten , som er det vanligste målepunktet for fuktighet, er da 100%. Generelt angir den relative fuktigheten, uttrykt i prosent (%), vektforholdet mellom gjeldende vanndampinnhold og vanndampinnhold som er maksimalt mulig for den nåværende temperaturen og det aktuelle trykket. Den lufttettheten blir redusert ved absorpsjon av vanndamp, da det med det totale trykk forblir det samme et ekstra antall av H2O molekyler forskyve det samme antall av tyngre N 2 og O to molekyler. [2]

luftfuktighet

Absolutt fuktighet: Er vanndampmassen m W inneholdt i et visst volum luft V. Vanlig enhet : g / m 3 .

Maksimal fuktighet: Er maksimal absolutt fuktighet ( f maks ) ved en bestemt temperatur . Den oppnås når vanndampens delvise trykk i luften er like stort som metningens damptrykk i vannet ved den tilsvarende temperaturen. I denne tilstanden er den relative fuktigheten 100%. Vanlig enhet: g / m 3 .

Relativ fuktighet: Er forholdet mellom det som faktisk er inneholdt og maksimal masse vanndamp i luften; eller med andre ord forholdet mellom absolutt fuktighet og maksimal fuktighet. Som kvoten av to mengder med samme enhet, er dette en dimensjonsløs mengde ; det er vanligvis gitt i hjelpemåleenheten prosent :

[3]

Generell

Kondensering av vanndamp som indirekte bevis på luftfuktighet

En luftblanding fri for vanndamp kalles tørr luft. Tabeller for luftens sammensetning gjelder generelt tørr luft, siden andelen vanndamp i fuktig luft svinger veldig sterkt, mellom 0 og 4 volumprosent. Luftfuktigheten påvirkes hovedsakelig av tilgjengeligheten av vann , temperaturen og graden av blanding av atmosfæren. Høyere lufttemperaturer tillater en høyere konsentrasjon av vanndamp i luften. Med svært lave konsentrasjoner av vanndamp i luften blir luftfuktigheten også referert til som sporfuktighet eller sporfuktighet . [4]

Fysiske grunnleggende

Fordampning og kondens

På en fri vannoverflate som skiller flytende vann fra luftmengden over, passerer alltid individuelle vannmolekyler fra vannmengden til luftmengden. I flytende vann, blir vannmolekylene forholdsvis sterkt bundet til hverandre ved molekylære krefter, spesielt av hydrogenbindinger , som er det som gjør at koherente væske bindingen å utvikle seg i den første plass. Som et resultat av deres termiske bevegelse bærer imidlertid vannmolekylene hver sin mengde kinetisk energi som spres rundt en temperaturavhengig middelverdi ( Maxwell-Boltzmann-fordeling ). En liten andel vannmolekyler har derfor alltid nok termisk energi til å overvinne bindingskreftene til de omkringliggende molekylene, for å forlate vannoverflaten og smelte sammen i luftmengden, dvs. fordampe . Fordampningshastigheten , det vil si mengden vann som fordamper per tidsenhet, avhenger av andelen av de molekylene hvis kinetiske energi overstiger bindingsenergien til den flytende forbindelsen og blant annet bestemmes av den rådende temperaturen.

Motsatt, fordampede vannmolekyler fra luften treffer også vannoverflaten igjen og der, avhengig av kinetisk energi, kan fanges opp av molekylærnettet med en viss sannsynlighet, dvs. kondens . Kondensasjonshastigheten er bare avhengig av delvis trykk av vanndampen i luften, men ikke av andelen av lufttrykket som de andre komponentene i lufttilførselen. [5]

Fire variabler påvirker mengden av denne masseoverføringen:

  1. overflatens størrelse ( turbulens øker denne verdien sammenlignet med stille vann),
  2. temperaturen på vannet,
  3. temperaturen på luften og
  4. luftens metningsgrad.

metning

Hvis du vurderer en fordampningsprosess ved konstant temperatur og først tørr luft, skjer fordampningshastigheten som tilsvarer temperaturen, mens kondenshastigheten i utgangspunktet er null på grunn av mangel på vannmolekyler i luften. Fordampningshastigheten er større enn kondenshastigheten, og antallet vannmolekyler i luften øker derfor. Dette øker også kondenshastigheten og netto fordampning (fordampningshastighet minus kondenshastighet) begynner å synke. Tettheten til vannmolekylene i luften og dermed kondenshastigheten øker til kondenshastigheten og fordampningshastigheten er den samme, dvs. at så mange vannmolekyler per tidsenhet passerer fra vann til luften som fra luften inn i luften vann. Deretter oppnås likevekten , hvor netto fordampning er null, selv om det er en konstant utveksling av partikler mellom luft og vann.

Konsentrasjonen av vannmolekyler i luften i en likevektstilstand er metningskonsentrasjonen . Hvis temperaturen stiger, vil en høyere metningskonsentrasjon komme inn, siden fordampningshastigheten, som nå også økes, må kompenseres for en høyere kondenshastighet for å oppnå en ny likevekt, som krever en høyere partikkeltetthet i luft. Nivået på metningskonsentrasjonen avhenger derfor av temperaturen.

Metningskonsentrasjonen bestemmes nesten utelukkende av vannmolekylenes egenskaper og deres interaksjon med vannoverflaten; det er ingen signifikant interaksjon med de andre atmosfæriske gassene. Hvis disse gassene ikke var tilstede, ville praktisk talt den samme metningskonsentrasjonen bli etablert over vannet. Det alminnelige språket og, på grunn av sin enkelhet, utbredte uttrykk i spesialistkretser, at luften maksimalt kan absorbere en viss mengde vanndamp ved en gitt temperatur, er misvisende. Luften absorberer ikke fuktighet på samme måte som en svamp, og begrepet metning må ikke forstås her på samme måte som metning av en løsning . Luften består av uavhengig virkende gasspartikler som i hovedsak bare samhandler gjennom påvirkninger. Så det er verken oksygen i nitrogenet eller vanndamp i de andre luftkomponentene. (Tenk deg en lukket beholder halvfylt med vann, der det er et vakuum over overflaten av vannet. Hvis væsken tilføres kinetisk energi i form av varme, kan partikler med tilstrekkelig energi løsne seg fra overflaten (fordampe) .) Metningskonsentrasjonen er derfor avhengig av den kinetiske energien til vannpartiklene.

Av samme grunn bestemmes metningskonsentrasjonen ikke av temperaturen i luften, men av temperaturen på fordampningsflaten. Referansen til luftens temperatur er ofte begrunnet i daglig praksis, siden fordampende overflater med liten termisk treghet vanligvis tilnærmet lufttemperaturen (for eksempel klesvask som tørker i luften). Men hvis fordampningsoverflaten er betydelig varmere enn luften, fordamper vannmolekylene i den kjøligere luften (varm komfyrtopp) med en fordampningshastighet som tilsvarer overflatetemperaturen, selv om metningskonsentrasjonen overskrides. En del av fuktigheten kondenserer deretter i luften på de kjøligere aerosolene som har antatt lufttemperaturen og blir synlige som skyer av damp eller tåke (for eksempel tåke over en høst innsjø). Hvis overflaten er mye kjøligere enn luften, kan fuktighetsinnholdet i delvis mettet luft føre til overmettelse og kondens på overflaten (for eksempel tåkete vinduer på kjøkkenet eller badet eller økningen av vann i en dam ). Mer presist kondenserer vanndampen til vann (for å dugg når overflatetemperaturen er under duggpunktet , eller til frost når den er under frostpunktet , se også nedenfor ). [1]

Oversaturasjon

Hvis konsentrasjonen av vannmolekyler økes over metningskonsentrasjonen ( overmetning ), øker kondenshastigheten midlertidig utover fordampningshastigheten på grunn av større tetthet av vannmolekyler i luften og konsentrasjonen av vannmolekyler faller derfor tilbake til likevektsverdien.

Også her bør det bemerkes at det ikke er luftens manglende evne til å holde overflødig vanndamp. Under disse forholdene bruker vanndampen en tilgjengelig kondensasjonsoverflate for å senke konsentrasjonen til metningskonsentrasjonen gjennom heterogen kondens . Hvis slike kondensflater eller kondensasjonskjerner mangler, kan luften permanent absorbere betydelige mengder vanndamp til det endelig oppstår en spontan dannelse av vanndråper ( homogen kondens ); se også avsnittet om overflatekurvatur av vann. Dette er for eksempel tilfellet i store luftmengder som er så rene som mulig, dvs. med en lav aerosolkonsentrasjon, og når avstanden fra alle omkringliggende overflater er stor (se skykammer ). Spontan kondensering av vanndamp til vanndråper finner sted uten kondensasjonskjerner bare når det er ekstrem overmetning av flere hundre prosent relativ fuktighet. I praksis er det imidlertid nesten alltid en tilstrekkelig stor mengde aerosoler i luften til at det knapt er noen overmettelse av flere prosentpoeng i atmosfæren.

Delvis metning

Fordampningshastigheten til vannet kan ikke overstige visse maksimumsverdier. Det tar derfor lang tid før likevekten er gjenopprettet etter en forstyrrelse. Hvis for eksempel en del av fuktighetsinnholdet ble kondensert ved nedkjøling om natten, er luften i utgangspunktet umettet etter oppvarming og kan bare sakte nå metningstilstanden igjen. Denne delvise metningen er det normale tilfellet for atmosfæren vår på grunn av de hyppige temperatursvingningene. Det er av stor betydning for mange prosesser hvor langt luften er fra metningstilstanden. Ulike fuktmålinger brukes for å beskrive denne tilstanden kvantitativt.

Avhengighet av metningskonsentrasjonen på miljøpåvirkning

temperatur

Vanndampkonsentrasjon avhengig av et større og et mindre temperaturområde

Når temperaturen stiger, øker andelen vannmolekyler, som har nok kinetisk energi til å forlate vannoverflaten . Så det er en høyere fordampningshastighet, som må kompenseres for med en høyere kondensasjonshastighet for å gjenopprette likevekten, noe som imidlertid krever en høyere konsentrasjon av vannmolekyler i luften.

Metningskonsentrasjonen av vanndampen øker derfor eksponentielt med økende temperatur , som vist i figuren til høyre. Vanndampen har en klart definert metningskonsentrasjon for hver temperatur (og nesten uavhengig av omgivelsestrykket). Ved normalt atmosfæretrykk på 1013,25 hPa kan en kubikkmeter luft ved 10 ° C absorbere maksimalt 9,41 g vann. Den samme mengden luft absorberer 30,38 g vann ved 30 ° C og mer enn 100 g vann ved 60 ° C. Denne metningskonsentrasjonen kalles maksimal fuktighet , som er angitt i artikkelmetningen. Mollier -diagrammer ifølge Richard Mollier (1923) for å representere luftfuktigheten er også utbredt. En annen måte å vise forholdet mellom luftfuktighet, temperatur og høyde er emagrammet .

skrive ut

Som nevnt ovenfor er metningskonsentrasjonen av vanndampen ved en gitt temperatur praktisk talt uavhengig av tilstedeværelsen av de andre atmosfæriske gassene og dermed nesten uavhengig av omgivelsestrykket. Imidlertid er det en liten avhengighet av omgivelsestrykket av tre grunner: [6]

  • Vanndampen og de andre gassene er ikke helt ideelle gasser. Det er svake interaksjoner ( van der Waals -krefter ) mellom molekylene deres, som øker med økende trykk.
  • Den gjensidige avstanden mellom molekylene i det flytende vannet og dermed deres bindingskrefter endres litt av atmosfæretrykket (" Poynting -effekt "). Dette påvirker igjen fordampningshastigheten.
  • Atmosfæriske gasser oppløst i vannet påvirker også bindingskreftene og dermed fordampningshastigheten. Mengden oppløste gasser avhenger av deres delvise trykk ( Raoults lov ) og dermed til slutt av det totale trykket.

Om nødvendig kan denne svake trykkavhengigheten tas i betraktning av en korreksjonsfaktor. Det avhenger av temperatur og trykk og ligger i området 0,5% under atmosfæriske forhold (detaljer i artikkelen metning damptrykk ).

Aggregasjonstilstand for vannet

Hvis man ser på en isoverflate i stedet for en flytende vannoverflate, gjelder de samme hensynene også for sublimering og resublimering av vannmolekylene. Isen kjøler luftlaget direkte over det betydelig, noe som betyr at den har en lavere metningskonsentrasjon for vannmolekyler. Sublimerte vannpartikler og luftfuktigheten i omgivelsene fører derfor til dannelse av kondens eller tåke i nærheten av isflater.

I iskrystallforeningen er vannmolekylene imidlertid utsatt for sterkere bindingskrefter enn i flytende vann, slik at metningskonsentrasjonen over en isoverflate er lavere enn over en overflate av flytende ( underkjølt ) vann med samme temperatur. Dette faktum spiller en viktig rolle i dannelsen av regndråper i skyer ( Bergeron-Findeisen-prosessen ).

Renhet av vann

Relativ luftfuktighet over mettede saltløsninger
substans relativ fuktighet kilde
Ammoniumdihydrogenfosfat (NH4 H 2 PO 4) ved 23 ° C 93% [7]
Kaliumnitrat (KNO 3 ) ved 38 ° C 88,5% [7]
Kaliumklorid (KCl) ved 23 ° C 85% [7]
Natriumklorid (NaCl) ved 20 ° C 75,5% [Åttende]
Natriumdikromat (Na 2 Cr 2 O 7 • 2 H 2 O) ved 23 ° C 52% [7]
Magnesium klorid (MgCl2) ved 20 ° C 33,1% [Åttende]
Litiumklorid (LiCl) ved 20 ° C 11,3% [Åttende]

Hvis andre stoffer løses opp i vannet, gjør de det vanskeligere for vannmolekylene å forlate vannoverflaten, noe som reduserer fordampningshastigheten og resulterer i en lavere metningskonsentrasjon (såkalt oppløsningseffekt ). I luften over mettede saltløsninger, for eksempel, etableres den relative fuktigheten som er oppført i tabellen.

Selv om luften over løsningene er mettet med fuktighet, er den relevante relative fuktigheten ikke 100%, siden den relative fuktigheten alltid er relatert til metningskonsentrasjonen over en flat og ren vannoverflate (se nedenfor). Hvis luften over saltoppløsningen faller under den relevante metningsfuktigheten, fordamper vann fra løsningen for å gjenopprette metningstilstanden. Hvis luften overstiger metningsfuktigheten, kondenseres en del av fuktigheten på saltoppløsningen. Dette fortynner dette; Hvis det skal forbli mettet med salt for å opprettholde definerte proporsjoner, må det inneholde et tilstrekkelig sediment av uoppløst salt.

Løsningseffekten gjør det igjen klart at metningskonsentrasjonen i luften ikke bestemmes av selve luften, men av den fordampende overflaten.

Overflatekurvatur av vann

Hvis vannoverflaten er konveks (utad buet), slik det er for eksempel med en dråpe, er vannmolekylene mindre sterkt bundet til overflaten og kan lettere forlate overflaten. Denne krumningseffekten får derfor fordampningshastigheten til å øke. Når mettet luft er i likevekt med små tåke -dråper, er dens relative fuktighet derfor litt over 100%. Den samme effekten betyr også at sterk overmettelse er mulig uten kondensasjonskjerner, uten at homogen kondens oppstår; Avhengig av overmettingsstyrken er det en viss minimumsradius for dråpene, under hvilke de ikke er stabile, siden fordampningshastigheten øker med en mindre radius, men radius minker på grunn av fordampning (se avsnitt kritisk radius under Kelving -ligning ).

Hvis vannoverflaten er buet innover (som i tilfellet med menisken i en delvis vannfylt kapillær), er vannmolekylene sterkere bundet til overflaten og kan forlate overflaten mindre lett - fordampningshastigheten synker. Når mettet luft i et vannholdig porøst materiale er i likevekt med meniskene, er deres relative fuktighet mindre enn 100%.

Fuktmålinger

Vanninnholdet i luften kan angis med forskjellige såkalte fuktighetstiltak . Begreper som kan brukes synonymt er angitt med skråstrek, fuktmålinger som hører sammen er i samme linje.

Absolutt fuktighet

Den absolutte luftfuktigheten , også vanndampdensitet eller damptetthet for kort ( symbol : ρ w , ρ d , d eller a ; ikke bindende spesifisert), er massen av vanndampen i et bestemt luftvolum, dvs. dens tetthet eller konsentrasjon . Det er vanligvis gitt i gram vann per kubikkmeter luft. Den er begrenset øverst av maksimal fuktighet ρ w, max som råder under metning (se tilsvarende formler og verdier der).

Den absolutte fuktigheten er et direkte mål på mengden vanndamp som finnes i et gitt volum luft. Den viser umiddelbart hvor mye kondensat som kan avsettes eller hvor mye vann som må fordampes for å oppnå ønsket fuktighet.

Den absolutte fuktigheten endres når volumet på luftpakken endres, selv uten at vanndamp blir tilsatt eller trukket ut av luften. Når luftpakken komprimeres, konsentreres vannmolekylene i den i et mindre rom, antallet per kubikkmeter øker, den absolutte fuktigheten øker; det motsatte gjelder for en utvidelse av luftpakken. Volumendringen i luftpakken kan skyldes endring i temperaturen eller trykket . Ved sammenligning av fuktighetsinnholdet i to luftpakker kan det derfor være nødvendig å ta hensyn til temperatur- og trykkforskjeller. En pakke luft som stiger i atmosfæren på grunn av termalene reduserer den absolutte fuktigheten når den stiger, selv om den ikke mister vanndamp i prosessen, da den øker volumet med reduksjonen i lufttrykket med høyden. Den absolutte fuktigheten i luftpakken endres derfor utelukkende gjennom bevegelser oppover og nedover. Dette er også kjent som skiftvarians eller ustabilitet . Siden absolutt fuktighet også er vanskelig å måle, brukes den sjelden. [9]

Den absolutte fuktigheten ρ w kan beregnes ved hjelp av følgende formler, der det første uttrykket kommer fra konverteringen av tilstandsligningen for ideelle gasser :

De enkelte symbolene står for følgende mengder :

For tabellverdier, se metning .

Relativ fuktighet

Den relative fuktigheten (symboler: φ, f, U, RH, H eller RF, ikke-binding) er den prosentvise forholdet mellom det momentane damptrykket for vann og metningsdamptrykket av det samme (ved lufttemperatur) over en ren og jevn vannoverflate. Når det gjelder en ikke-prosentvis spesifikasjon, dvs. i verdiområdet 0 til 1, snakker man også om metningsforholdet .

Den relative fuktigheten viser umiddelbart i hvilken grad luften er mettet med vanndamp:

  • Ved en relativ fuktighet på 50%inneholder luften bare halvparten av mengden vanndamp som kan inneholde ved den tilsvarende temperaturen.
  • Ved 100% relativ fuktighet er luften fullstendig mettet med vanndamp. Det sies også at " vanndampkapasiteten " er nådd.
  • Hvis metningen på 100% overskrides, kan overflødig fuktighet utfelles som kondensvann eller tåke .

Basert på den relative fuktigheten er det derfor lett å anslå hvor raskt fordampningsprosesser vil finne sted eller hvor stor sannsynligheten for kondens vil være. Siden fordampning av fuktighet gjennom huden i stor grad bestemmes av luftens relative fuktighet, er den relative fuktigheten en viktig parameter for følelsen av komfort.

Fuktlagringsfunksjoner for noen bygningsmaterialer

En annen grunn til viktigheten av relativ fuktighet er at den bestemmer likevektsinnholdet i hygroskopiske materialer. Hygroskopiske materialer, spesielt porøse materialer som tre, murstein, gips, tekstiler osv., Absorberer fuktighet når de kommer i kontakt med luft og binder vannmolekylene gjennom adsorpsjon på poreveggene. Mengden av bundne molekyler bestemmes av den absolutte fuktigheten på den ene siden (en høyere vanndampkonsentrasjon fører til en høyere adsorpsjonshastighet på grunn av den høyere slaghastigheten på poreveggene) og temperaturen på den andre siden (en høyere temperatur fører til en høyere desorpsjonshastighet ). Kombinasjonen av disse to motsatte påvirkende variablene betyr at det resulterende balansevanninnholdet i hovedsak bestemmes av luftens relative fuktighet. Fuktlagringsfunksjonen til et materiale indikerer vanninnholdet materialet antar ved en gitt relativ fuktighet; det er bare litt avhengig av temperaturen. For å måle fuktighetsinnholdet i luften brukes for det meste materialer, hvis fysiske egenskaper avhenger av vanninnholdet (endring i lengde på grunn av hevelse og svinn, endring i kapasitans for et hygroskopisk dielektrikum , etc.). Siden dette vanninnholdet igjen bestemmes av den relative luftfuktigheten til omgivelsesluften, måler slike instrumenter derfor til slutt denne relative fuktigheten, som derfor er et spesielt lett å måle og ofte brukt måling av fuktighet.

Når temperaturen stiger, øker mengden vanndamp som vil være nødvendig for metning. Konsekvensen av dette er at den relative luftfuktigheten til en gitt luftpakke avtar når den varmes opp. Spesifikasjonen av temperaturen er derfor avgjørende for sammenligning av verdiene. For eksempel, i en ørken som ser tørr ut med en lufttemperatur på 34,4 ° C og en relativ fuktighet på 20%, er det totalt 7,6 g vanndamp i en kubikkmeter luft, som er en relativ fuktighet ved en luft temperatur på 6,8 ° C på 100% og ville derfor føre til kondens. Fenomener som tåke eller tåke er derfor et signal for høy relativ luftfuktighet og samtidig for lave temperaturer. Oppfatningen av luften som tørr eller fuktig skyldes derfor mer temperaturen enn mengden vann som faktisk finnes i den. [10]

Den relative fuktigheten kan beregnes ved hjelp av følgende formler:

De enkelte symbolene står for følgende mengder:

Delikatess eller delikat fuktighet beskriver et stoffs spesifikke evne (for det meste salter ) til å påvirke den relative fuktigheten i luften rundt.

Spesifikk fuktighet

Den spesifikke fuktighet (symboler: r, q og x) indikerer at massen av vann som er i en viss masse av fuktig luft. Det numeriske området starter fra , for tørr luft er og for luftfritt damp eller flytende vann er.

I motsetning til de tidligere fuktmålingene, forblir denne variabelen uendret når volumet til den aktuelle luftposen endres, så lenge det ikke tilsettes eller fjernes fuktighet. Tar z. Hvis for eksempel volumet i luftpakken øker, fordeles både (uendret) masse av fuktig luft og (uendret) masse av vanndamp over et større volum, men forholdet mellom de to massene i luften pakken forblir den samme. Den spesifikke luftfuktigheten opprettholder for eksempel en konstant verdi langs et kondensfritt ventilasjonsrør, selv om fuktig luft går gjennom rørdeler med forskjellige temperaturer eller opplever trykkendringer på vei på grunn av for eksempel en gassventil. Auch ein in der Atmosphäre aufsteigendes Luftpaket behält den Zahlenwert seiner spezifischen Feuchtigkeit bei, solange keine Feuchtigkeit (etwa durch Verdunstung von Regentropfen) zugeführt oder (durch Kondensation des Wasserdampfes) abgeführt wird. Diesem Vorteil steht allerdings die schwierige Messung der spezifischen Luftfeuchtigkeit entgegen, die im Regelfall einem Labor vorbehalten bleibt.

Die maximale spezifische Luftfeuchtigkeit im Sättigungszustand, die sogenannte Sättigungsfeuchtigkeit , hat das Formelzeichen S (auch q s ).

Die spezifische Luftfeuchtigkeit s kann mit folgenden Formeln berechnet werden, wobei die jeweilige Größe über den ersten Term definiert ist und alle nachfolgenden Terme Äquivalente oder Näherungen hierzu darstellen (fL – Feuchtigkeit Luft; tL – trockene Luft; W – Wasserdampf bzw. Wasser). Von praktischer Bedeutung sind nur die letztgenannten Terme, alle anderen dienen der Herleitung und Nachvollziehbarkeit.

damit:

wobei gilt:

Die Sättigungsfeuchtigkeit errechnet sich dementsprechend nach:

Die einzelnen Formelzeichen stehen für folgende Größen:

Mischungsverhältnis

Das Mischungsverhältnis (Formelzeichen: μ , x , m ), auch Feuchtigkeitsgrad oder Wasserdampfgehalt genannt, gibt die Masse des Wassers an, die sich in einer bestimmten Masse trockener Luft befindet. In ihren Eigenschaften sind Mischungsverhältnis und spezifische Luftfeuchtigkeit identisch. Im Regelfall unterscheidet sich auch der Zahlenwert nicht sehr stark, weshalb man beide Größen genähert gleichsetzen kann.

Das Mischungsverhältnis kann mit folgenden Formeln berechnet werden, wobei es über den ersten Term definiert ist und alle nachfolgenden Terme Äquivalente oder Näherungen hierzu darstellen (fL – feuchte Luft; tL – trockene Luft; W – Wasserdampf bzw. Wasser):

Die einzelnen Formelzeichen stehen für folgende Größen:

Taupunkt

Als Taupunkt oder Taupunkttemperatur bezeichnet man die Temperatur, bei der sich auf einem Gegenstand (bei vorhandener Feuchtigkeit ) ein Gleichgewichtszustand von kondensierendem und verdunstendem Wasser einstellt, mit anderen Worten die Temperatur, bei deren Unterschreitung Kondensatbildung gerade einsetzt. Sie wird mit einem Taupunktspiegelhygrometer gemessen. Der Taupunkt einer Probe ist lediglich vom Druck abhängig, wohingegen die relative Feuchtigkeit eine von Druck und Temperatur abhängige Größe ist. Die Taupunktkurve gibt bei gegebenem atmosphärischen Druck für die jeweilige Temperatur den Maximalwert von Feuchtigkeit an, die Luft aufnehmen kann (= 100 % relative Feuchtigkeit ). Abkühlung der Luft unter die Taupunkttemperatur führt zu Kondensation, Erwärmung zu neuer Wasserdampfaufnahmefähigkeit.

Feuchttemperatur

Die Feuchttemperatur ist jene Temperatur, die ein Luftpaket haben würde, wenn es adiabatisch bei konstantem Druck durch Verdunsten von Wasser in dem Paket bis zur Sättigung gekühlt und dabei die benötigte latente Wärme dem Paket entzogen werden würde. [11] Gemessen wird sie mit Hilfe eines Psychrometers (zum Beispiel Aßmannsches Aspirationspsychrometer ). Bei Kenntnis von Temperatur und Luftfeuchtigkeit kann man die Feuchttemperatur aus einer sogenannten Psychrometertabelle ablesen. Die Formel für die Feuchttemperatur lautet:

wobei:

  • T f – Feuchttemperatur
  • L – Phasenumwandlungswärme bei Kondensation/Verdunstung (≈ 2450 kJ/kg)
  • m – Mischungsverhältnis
  • m s – Sättigungsmischungsverhältnis bei Feuchttemperatur(!)
  • T – abs. Temperatur
  • c p – spezifische Wärme von Luft = 1005 J/(kg·K)

In der praktischen Anwendung wurden zahlreiche empirische Formeln entwickelt, die aber meist nur in einem bestimmten Temperatur- und Druckbereich gut funktionieren.

In der angewandten Meteorologie wird sie oft zur Unterscheidung der Niederschlagsart (Schnee/Regen) an unbemannten Wetterstationen eingesetzt. Als Richtwert gilt, dass Niederschlag bei einer Feuchttemperatur größer oder gleich 1,2 °C als Regen, bei T f kleiner oder gleich 1,2 °C als Schnee fällt. Allerdings lassen sich damit nur grobe Abschätzungen vornehmen.

Jüngste Untersuchungen für die Station Wien Hohe Warte (WMO: 11035) haben gezeigt, dass Niederschlag bei T f unter 1,1 bzw. über 1,4 °C in 2/3 der Fälle in fester bzw. flüssiger Form auftritt. Im Wesentlichen konnte der Richtwert von 1,2 °C Feuchttemperatur also bestätigt werden. [12]

Messung

Haar-Hygrometer
Feuchtigkeitsindikator zum Beilegen zu feuchtigkeitsempfindlichen Gütern; dieses Beispiel liegt elektronischen Bauteilen bei, die nach zu feuchter Lagerung vor der Weiterverarbeitung einer Trocknung (baking) unterzogen werden müssen, um Schäden beim Lötprozess zu vermeiden; Details unter Moisture Sensitivity Level

Geräte zur Messung der Luftfeuchtigkeit werden als Hygrometer bezeichnet. Arten sind zum Beispiel Absorptionshygrometer ( Haarhygrometer ), Psychrometer und Taupunktspiegelhygrometer .

Feuchtigkeitsensoren liefern ein elektrisches Signal, Absorptionssensoren beruhen auf einer sich bei unterschiedlicher Wasseraufnahme ändernden elektrischen Eigenschaft bestimmter Materialien und Materialaufbauten. Beispiele für elektrische Sensoren sind unter anderem Impedanz-Sensoren, hier ist es die elektrische Leitfähigkeit , die sich ändert. Bei kapazitiven Sensoren wirkt die Feuchtigkeit auf das Dielektrikum und ändert so die Kapazität des Sensors, bei schwingquarzbasierten Feuchtigkeitsensoren verändert sich durch die Feuchtigkeit die Resonanzfrequenz des Quarzes.

In den weltweiten offiziellen Wetterstationen werden zur Messung der Luftfeuchtigkeit verschiedene Messgeräte benutzt. Eine Methode ist ein in der Klimahütte montiertes Aspirationspsychrometer , welches aus einem trockenen und einem feuchten Thermometer besteht. Aus den Werten beider Thermometer kann man anhand einer Tabelle dann die aktuelle relative Luftfeuchtigkeit in Prozent und den Taupunkt ermitteln. Weiterhin gibt es separate Messfühler für den Taupunkt , welche aus einem Sensor über einer Lithiumchloridlösung bestehen. [13]

Feuchtigkeitsindikatoren bestehen zum Beispiel aus mit Kobaltchlorid versetztem Silicagel (Blaugel) und führen bei bestimmten Feuchtigkeitswerten einen Farbwechsel aus. Sie dienen dazu, feuchtigkeitsempfindlichen Gütern beigelegt zu werden, um insbesondere in tropischen Gegenden und bei starken Temperaturunterschieden deren Transportbedingungen hinsichtlich der relativen Luftfeuchtigkeit kontrollieren zu können. Blaugel (oder das kobaltfreie Orangegel ) wird auch in hermetisch verschlossenen Baugruppen hinter Sichtfenstern untergebracht, um die Luftfeuchtigkeit im Inneren kontrollieren zu können.

Variabilität

Tagesgang

Die Luftfeuchtigkeit zeigt einen typischen Tagesgang, der zwar je nach Umgebungsbedingungen sehr unterschiedlich sein kann und auch nicht immer einem bestimmten Muster folgen muss, es aber im Regelfall tut. So zeigt sich für das sommerliche Berlin ungefähr der folgende Verlauf: um 7 Uhr Ortszeit liegt die absolute Luftfeuchtigkeit im Mittel bei etwa 10,6 g/m³, um 14 Uhr bei 10,0 g/m³ und schließlich um 21 Uhr wieder bei 10,6 g/m³. Im Winter belaufen sich die Werte auf morgens 4,5 g/m³, mittags 4,6 g/m³ und abends wiederum 4,5 g/m³. Die Luftfeuchtigkeit steigt also im Winter nach Sonnenaufgang und sinkt nach Sonnenuntergang mit dem Tagesgang der Lufttemperatur und so, wie man es aufgrund der erhöhten Verdunstung erwarten kann. Im Sommer kommt der Einfluss der Konvektion hinzu, da aufsteigende Luftpakete das Eindringen trockenerer Luftmassen aus der Höhe bedingen und daher zu einem mittäglichen bis nachmittäglichen Minimum führen. In den Abendstunden steigt die absolute Luftfeuchtigkeit mit nachlassender Konvektion wieder an. Im Sommer ergeben sich daher zwei Dampfdruckmaxima, eines um etwa 8 Uhr und eines um ungefähr 23 Uhr.

Der Verlauf der relativen Luftfeuchtigkeit erreicht nachts (insbesondere bei fehlender Bewölkung) in Bodennähe oft 100 %, da die Temperatur der bodennahen Luftschichten durch Kontakt mit dem sich durch Abstrahlung in den Weltraum abkühlenden Erdboden unter den Taupunkt fällt. An windstillen Tagen wird schon kurze Zeit (ab 20 min) nach Sonnenuntergang der Taupunkt an isolierten horizontalen Flächen (Autodach, Flachdach) unterschritten. Bei senkrechten Flächen (Autofenster, Verkehrsschilder) dauert es etwas länger. Die Folge sind Tau bzw. Reif .

Jahresgang

Im Jahresgang, basierend auf entweder Tages- oder Monatsmitteln als langjährigen Durchschnittswerten, zeigen sich Maxima der relativen Luftfeuchtigkeit im Spätherbst und Frühwinter, also im Zeitraum der größten Nebelbildung. Demgegenüber stehen Minimalwerte im Frühjahr und Frühsommer. Der Dampfdruck ist im Winter am geringsten und im Sommer am höchsten. Die bestimmenden Einflüsse sind dabei Verdunstung und Advektion von Wasserdampf, die einen sehr starken regionalen bzw. lokalen Bezug aufweisen.

Abhängigkeit von der Höhe

Der Wasserdampfdruck nimmt mit zunehmender Höhe und damit abnehmender Lufttemperatur zunächst sehr rasch und dann ab drei Kilometern nur noch langsam ab. In zehn Kilometern Höhe beträgt er dann nur noch etwa ein Prozent des Bodenwertes. Die relative Luftfeuchtigkeit zeigt keinen derart eindeutigen Trend, ist in der Tropopause , in Mitteleuropa etwa ab 11 Kilometern Höhe, jedoch meist sehr gering. Sie beträgt hier im Normalfall etwa 20 % und sinkt mit zunehmender Höhe weiter ab, was auch der Grund dafür ist, dass die Wolkenbildung fast ausschließlich auf die Troposphäre begrenzt ist.

Bedeutung und Anwendungsbereiche

Die Luftfeuchtigkeit ist in einer Vielzahl von Anwendungen von Bedeutung, wobei hier die Meteorologie und Klimatologie zwar deren theoretisches, nicht aber deren anwendungsorientiertes Zentrum bilden. Die Rolle des Wasserdampfes , dessen Eigenschaften und insbesondere seine technischen Anwendungen außerhalb der atmosphärischen Bedingungen werden dort erläutert. Die allgemeinen Eigenschaften des Wassers und dessen natürliche Verbreitung können gesondert nachgelesen werden.

Alltag

Im Alltag lassen sich zahlreiche Phänomene auf die Luftfeuchtigkeit zurückführen, von denen einige hier exemplarisch vorgestellt werden sollen.

Beobachtet man nasse Gegenstände oder offene Wasserflächen über einen längeren Zeitraum, ohne dass diesen von außen weiteres Wasser zugeführt wird, so nimmt deren Nässe ab bzw. die Wasserfläche trocknet aus. Wäsche wird mit der Zeit trocken, Pfützen verschwinden, Lebensmittel werden hart und ungenießbar. Es kommt zur Verdunstung . Diese ist jedoch nur möglich, so lange die Luft ungesättigt ist, also die relative Luftfeuchtigkeit unter 100 % liegt.

Eisblumen

Betritt man aus der kühleren Umgebung kommend einen geheizten Raum, so stellt man oft fest, dass Brillengläser beschlagen. Gleiches gilt auch für Fensterscheiben. Sind die Scheiben kälter als der Innenraum, so beschlagen sie. Zum Beispiel auch bei Kraftfahrzeugen wird dadurch das Sichtfeld eingeschränkt. Der gleiche Effekt tritt in Bädern und Saunen auf, hier beschlagen oft auch Spiegel und andere kältere Gegenstände. Grund für all diese Effekte sind die kalten Oberflächen, die die Luft in ihrer unmittelbaren Umgebung abkühlen: je höher die relative Luftfeuchtigkeit der Luft ist, desto schneller erreicht sie beim Abkühlen den Taupunkt und Wasser kondensiert . Je höher der Temperaturunterschied zwischen den Oberflächen und der Umgebungsluft ist, desto stärker ist die Neigung zur Betauung bzw. zum Beschlagen. Aus diesem Grunde zeigen sich die beschriebenen Fälle vor allem im Winter, in feuchten Räumen, an Außenwänden und im Freien nachts bei unbedecktem Himmel (Abkühlung der Erdoberfläche durch Abstrahlung in den Weltraum). Sinken die Temperaturen der Oberflächen unter 0 °C, bilden sich Eisblumen oder Reif . Gegenmaßnahmen gegen Betauung und Bereifung:

  • Beblasen der Scheiben mit warmer Luft
  • Heizkörper in Wohnräumen befinden sich an Außenwänden und unter Fenstern
  • Beheizen der Gegenstände (Heckscheibe von KFZ, Flugzeug-Komponenten)

Der Effekt führt auch zum Vereisen von Gefrierfächern bzw. des Verdampfers in Kühlschränken und Gefriertruhen bei gleichzeitiger Austrocknung unverpackter Kühlware. Deren Wasser verdunstet bzw. sublimiert zunächst, um dann an kalten Oberflächen zu kondensieren bzw. zu Eis zu resublimieren . Technische Verwendung findet dieser Effekt bei der Gefriertrocknung .

Die Vereisung von Vergasern von Ottomotoren (zum Beispiel in Kraftfahrzeugen oder kleinen Flugzeugen) führt zum Motorausfall. Sie beruht im Wesentlichen auf der Abkühlung der Luft aufgrund der Verdunstungskälte des Benzins, teilweise auch aufgrund des Unterdruckes, der die Luft zusätzlich abkühlt.

Nebelbildung in Randwirbeln

Die Unterschreitung des Taupunktes kann man auch bei Flugzeugen oder schnellen Rennautos beobachten. Die Randwirbel an den Enden der Tragflächen oder eines Spoilers führen zu einem lokalen Absinken des Luftdruckes und nach dem 2. Gesetz von Gay-Lussac zu lokaler Abkühlung der Luft. Der Taupunkt wird lokal unterschritten und dort entsteht Nebel. Ist die Luftfeuchtigkeit bei Temperaturen unter null besonders hoch, kommt es bei Flugzeugen zur gefürchteten Tragflächenvereisung – dann reicht bereits der Unterdruck oberhalb und hinter den Tragflächen und Leitwerken, um eine Bereifung auszulösen.

Die Ausatemluft ist beim Menschen und homoiothermen Tieren wesentlich feuchtigkeitsreicher und wärmer als die Einatemluft. Dies erkennt man am zu sichtbaren Nebelschwaden kondensierenden Wasserdampf der Ausatemluft im Winter bzw. bei niedrigen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit. Die warme und feuchtigkeitsreiche Ausatemluft kühlt sich unter den Taupunkt ab und es kommt zur Entstehung von Wassertröpfchen. Gleiches gilt auch für die Abgase von Fahrzeugen, Flugzeugen und Kraftwerken, deren Wolkenbildung bzw. Kondensstreifen oft mit deren Schadstoffemission verwechselt werden.

Meteorologie, Klimatologie und Hydrologie

Wird mit Wasserdampf gesättigte Luft unter den Taupunkt abgekühlt, so scheidet sich flüssiges Wasser durch Kondensation aus der Luft ab, falls die hierfür notwendigen Kondensationskerne ( Aerosole ) vorhanden sind. Diese liegen jedoch unter natürlichen Bedingungen fast immer in ausreichender Konzentration vor, sodass es nur in Ausnahmefällen zu markanten Übersättigungen von mehreren Prozentpunkten kommt. Die Kondensation und ab Temperaturen unter 0 °C auch Resublimation des Wasserdampfs führen unter anderem zur Wolken -, Hagel -, Schnee -, Nebel -, Tau - und Reifbildung . Wasserdampf ist daher kein permanentes Gas der Atmosphäre und weist mit einer statistischen Verweildauer von etwa zehn Tagen eine hohe Mobilität auf.

Obwohl der Wasserdampf nur mit relativ geringen Konzentrationen in der Atmosphäre vertreten ist, trägt er bedingt durch seine hohe Mobilität und den damit verbundenen Stoffumsatz einen großen Anteil am globalen Wasserkreislauf und spielt daher in der Wasserbilanz eine wichtige Rolle. Hierbei ist die Luftfeuchtigkeit auch eine wichtige Eingangsgröße zur Niederschlagsbildung bzw. deren Berechnung und auch zur Bestimmung der Verdunstung bzw. der Evaporation , Transpiration und Interzeptionsverdunstung . Dies spielt im Rahmen der klimatischen Wasserbilanz wiederum eine wesentliche Rolle für verschiedene Klimaklassifikationen .

Aus der Luftfeuchtigkeit lassen sich zudem wichtige meteorologische Größen ableiten, wie zum Beispiel das Kondensationsniveau und die virtuelle Temperatur . Auch ist die Luftfeuchtigkeit bzw. der Wasserdampf wesentlich am Strahlungshaushalt der Atmosphäre beteiligt – Wasserdampf ist das bedeutendste Treibhausgas . Wasserdampf, insbesondere jedoch Wolken verhindern stark die nächtliche Abkühlung der Erdoberfläche, da sie durch Absorption und Re-Emission einen Ausgleich der Strahlungsbilanz der Wärmeabstrahlung der Erdoberfläche herstellen.

Die im flüssigen Aggregatzustand des Wassers gespeicherte latente Wärme bedingt den Unterschied zwischen feucht- und trockenadiabatischemTemperaturgradienten – eine der Voraussetzungen für die Entstehung von Föhn .

Trocknung

Luft von niedriger relativer Luftfeuchtigkeit ist ein häufig im Alltag angewandtes Trocknungsmittel , z. B. bei der Trocknung von Textilien auf der Wäscheleine. Bei der Trocknung von Materialien durch Verdunstung ist entscheidend, dass die Luftfeuchtigkeit hinreichend niedrig ist. Bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 100 % kann das Trockengut nicht weiter trocknen, es stellt sich ein Gleichgewicht ein. Bei Trocknungsverfahren , zum Beispiel in Trocknern , auch Wäschetrocknern , versucht man daher, die relative Feuchtigkeit der Umgebung zu senken. Das kann durch Temperaturerhöhung, Luftaustausch ( Fön , Ablufttrockner), durch Adsorption des Wassers (Adsorptionstrockner) oder durch Auskondensation des Wassers (Kondenstrockner) erfolgen.

In anderen Fällen wird hingegen in der Regel auf die Wirkung des Windes vertraut, der ständig neue Luft von niedriger relativer Luftfeuchtigkeit heranweht und so beispielsweise Heu , frisch geschlagenem Holz, Mörtel , aufgehängter Wäsche, Tabakblättern, Kaffee- oder Kakaobohnen das Wasser entzieht.

Biologie

In der Biologie und hier besonders der Ökologie ist die Luftfeuchtigkeit von großer Bedeutung. Sie bedingt nicht nur das Auftreten von Klimazonen oder bestimmten Ökosystemen , sondern spielt auch bei der Transpiration über die Spaltöffnungen der Blätter und in deren Interzellularraum (Interzellulare) eine große Rolle (Wasserdampfpartialdruck). Die Luftfeuchtigkeit ist daher ein wichtiger Parameter für den Wasserhaushalt von Pflanzen, Tieren und Menschen ( Schwitzen , Atmen, Pilzbefall). Eine besondere Rolle spielt die Luftfeuchtigkeit zudem für jene Tiere, die hauptsächlich über die Haut atmen. Hierzu zählen viele Schnecken und andere Weichtiere , die in der Folge auch eine geringe Toleranz gegen Austrocknung besitzen.

Gesundheit

Für Wohn- und Büroräume wird eine relative Luftfeuchtigkeit von 40 bis 50 % empfohlen. [14] In kühlen Bereichen ist eine höhere Luftfeuchtigkeit erträglicher als in besonders warmen Bereichen (unterhalb 20 °C können auch über 70 % noch als behaglich empfunden werden). Unbehaglich sind generell Luftfeuchtigkeiten über 95 % und unter 23 %. [14] Bei üblichen Bedingungen kann in beheizten Räumen (im Winter, besonders bei tiefer Außentemperatur) die Luft ohne aktive Luftbefeuchtung zu trocken werden. [14] Andererseits sollte die Luftfeuchtigkeit im Schlafzimmer bei geschlossenen Fenstern generell etwas niedriger sein, da durch die Ausatmung die Luftfeuchtigkeit weiter ansteigt und bei einer Ausgangs-Feuchtigkeit von 60 % die Schwelle zur Schimmelbildung überschritten werden kann. Es empfiehlt sich, in den Wohnräumen ein Hygrometer aufzustellen, um die aktuelle Luftfeuchtigkeit zu messen und gegebenenfalls mittels regelmäßigem Stoßlüften oder Luftentfeuchtern entgegenzuwirken. [15] [16] [17]

Ursachen und gesundheitliche Risiken bei zu geringer Luftfeuchtigkeit

Vor allem in geschlossenen, stark belüfteten und gut beheizten Räumen werden die empfohlenen Werte oft unterschritten, was zu einer verminderten Atemleistung und einer Beeinträchtigung der Haut bzw. Schleimhaut führen kann. Dies ist besonders im Winter der Fall, da die kalte Außenluft dann nur eine geringe absolute Luftfeuchtigkeit besitzt und durch das Erwärmen auf Zimmertemperatur die relative Luftfeuchtigkeit sehr stark absinkt. Bei zu stark sinkender Luftfeuchtigkeit kann durch eine Reduzierung von Undichtigkeiten der ungewollte Luftaustausch verringert werden. Die Luftfeuchtigkeit sollte jedoch auch im Bereich der kältesten Stellen des Raumes (Außenwände hinter Möbeln) nicht über 80 % ansteigen, da bei höheren Werten Schimmelwachstum nicht auszuschließen ist. Je nach Nutzung und Wärmedämmung der Räume ergeben sich zur Vermeidung von Schimmelwachstum oft Werte der Luftfeuchtigkeit, die deutlich unter den medizinisch empfohlenen liegen.

In sehr kalten Gebieten oder auch kalten Jahreszeiten bzw. in der Nacht zeigt sich oft ein erhöhter Flüssigkeitsverbrauch des menschlichen Organismus, obwohl aufgrund des fehlenden Flüssigkeitsverlustes durch Schwitzen eher das Gegenteil angenommen werden müsste. Begründet liegt dies in der Befeuchtung der trockenen Einatemluft und dem damit verbundenen Wasserverlust. Wird die kalte Außenluft beim Einatmen erwärmt, so steigt deren Wasserdampfkapazität und senkt damit auch die relative Luftfeuchtigkeit. Im Gegensatz hierzu steigt das Sättigungsdefizit an und die Neigung des flüssigen Lungengewebswassers, in den gasförmigen Aggregatzustand überzugehen, nimmt zu. Im Sommer bzw. bei warmer Umgebungsluft wird die Einatemluft kaum noch zusätzlich erwärmt und behält daher ihre meist hohe relative Luftfeuchtigkeit. Sind die zusätzlichen Wasserverluste durch Schwitzen hier nicht allzu groß, ist der Wasserbedarf des Körpers daher bei kalten Umgebungsbedingungen höher.

Eine zu niedrige Luftfeuchtigkeit ist für die Atmung nicht förderlich, da der Sauerstoff über die Alveolen dann schlechter in die Blutbahn gelangt. Die Haut benötigt eine hohe Luftfeuchtigkeit, um nicht auszutrocknen, da diese eng mit der Hautfeuchtigkeit gekoppelt ist. Besonders Schleimhäute sind für Austrocknen anfällig, da sie nur über einen geringen Verdunstungsschutz verfügen und auf ihre hohe Feuchtigkeit zur Erhaltung ihrer Funktionen angewiesen sind. So kann eine geringe Feuchtigkeit der Nasenschleimhaut ein erhöhtes Auftreten von Nasenbluten zur Folge haben. Generell wird dabei auch die Immunabwehr der Haut geschwächt (erhöhtes Erkältungsrisiko) und deren Fähigkeit zum Stoffaustausch herabgesetzt, wovon besonders die Mundschleimhaut betroffen ist. Auch die Anfälligkeit für Hautreizungen bzw. -rötungen oder gar Hautentzündungen wird durch eine geringe Luftfeuchtigkeit erhöht. Wenn diese Entzündungen nur in bestimmten Räumen oder Gebäuden auftreten ist dies in der Regel auf eine zusätzliche Belastung der Raumluft mit Schadstoffen (z. B. Feinstaub, Lösungsmittel, Formaldehyd usw.) zurückzuführen.

Bei der Durchführung von Inhalationsnarkosen ist die Anfeuchtung des inhalierten Gasgemisches sehr wichtig, da die zur Anwendung kommenden medizinischen Gase wasserfrei gelagert werden und andernfalls die auftretenden Verdunstungseffekte in der Lunge des Patienten Auskühlungserscheinungen ( Verdunstungskälte ) und eine gewisse Austrocknung bewirken würden. [18]

Gesundheitliche Risiken bei zu hoher Luftfeuchtigkeit

Eine hohe relative Luftfeuchtigkeit behindert hingegen die Regulation der Körpertemperatur durch das Schwitzen und wird daher schnell als schwül empfunden. Trotz höherer Temperaturen können daher sehr heiße Wüsten oft wesentlich leichter durch den Organismus verkraftet werden (vorausgesetzt er leidet nicht unter Austrocknung) als Regenwälder mit einer hohen Luftfeuchtigkeit und vergleichsweise gemäßigten Temperaturen. Die Auswirkung der Luftfeuchtigkeit auf die gefühlte Temperatur wird durch den Humidex beschrieben, wobei der grundsätzliche Zusammenhang zwischen einer steigenden Luftfeuchtigkeit und einer steigenden gefühlten Temperatur auch für niedrige Werte der Luftfeuchtigkeit gilt und somit beispielsweise zur Reduzierung der Zimmertemperatur und damit des Heizaufwandes herangezogen werden kann. [19]

Land- und Forstwirtschaft

Sauerländer Wald im Nebel

In der Landwirtschaft besteht bei einer zu niedrigen Luftfeuchtigkeit die Gefahr einer Austrocknung der Felder und der angebauten Pflanzen und damit einer Missernte . Durch die Erhöhung des Dampfdruckgradienten zwischen Blattoberfläche und Atmosphäre wird den Pflanzen dabei Feuchtigkeit entzogen (siehe Abschnitt Biologie), insbesondere wenn ihre Spaltöffnungen am Tag geöffnet sind und sie nur über einen geringen Verdunstungsschutz verfügen, was bei vielen heimischen Pflanzen (C-3-Pflanzen), der Fall ist. Die Pflanzen erhöhen dadurch die Austrocknung des Bodens, andererseits schützen sie ihn vor direkter Sonneneinstrahlung und Erwärmung und fördern durch ihre Wurzeln Wasser aus tieferen Schichten an die Oberfläche. Viele Moor- und Sumpfpflanzen verfügen über einen Regelmechanismus, der die Verdunstungsrate bei beginnender Austrocknung senkt.

Die Wasserbilanz wird beim Freilandanbau wesentlich auch durch nächtlichen Tau verbessert – Pflanzen betauen eher als unbedeckter Erdboden, da sie sich nachts durch Wärmeabstrahlung schneller abkühlen als unbedeckter Boden mit seiner höheren Wärmekapazität . [20]

Doch auch in der Forstwirtschaft und der holzverarbeitenden Industrie spielt die Luftfeuchtigkeit eine Rolle. Frisch geschlagenes Holz verfügt über eine hohe Eigenfeuchtigkeit, sie ist bei im Winter geschlagenem Holz geringer. Diese Holzfeuchtigkeit sinkt in der Zeit der Ablagerung ab und gleicht sich an die Luftfeuchtigkeit an. Wird zu frisches Holz verarbeitet, schwindet und verzieht es sich. Die Änderung der Holzfeuchtigkeit aufgrund wechselnder Luftfeuchtigkeit führt auch bei abgelagertem Holz zu sich ändernden Maßen des Holzes quer zur Faser und ist von großer Wichtigkeit für alle holzverarbeitenden Gewerbe und Industrien. Bei der Lagerung frischen Holzes in Sägewerken werden oft Sprinkleranlagen eingesetzt, um das Holz langsamer zu trocknen und so Schwindungsrisse zu vermeiden.

Auch abgelagertes Holz ( Bretter , Kanthölzer und Balken ) wird so gelagert, dass es von Luft umströmt wird und durch sein Eigengewicht parallel fixiert ist. Das soll garantieren, dass sich das Holz nicht verzieht oder gar fault . Beim Verlegen von Dielen- und Parkettfußböden muss beachtet werden, dass sich das Holz aufgrund seiner Hygroskopizität der Umgebungsfeuchtigkeit anpasst. Unterhalb des Fasersättigungsbereiches führt dies zur Quellung oder Schwindung des Holzes. Aus diesem Grund werden auch Holzfässer bei Nichtbenutzung undicht. [21]

Lagerhaltung und Produktion

Ein vorbereiteter Humidor mit Hygrometer

In der Lagerhaltung von Lebensmitteln ist die Luftfeuchtigkeit sehr wichtig zur Steuerung der Genussreife , vor allem bei Lagerobst . Auch Korrosion kann durch eine hohe Luftfeuchtigkeit begünstigt werden, besonders über den indirekten Effekt der gesteigerten Taubildung, und muss daher bei Lagerung und Transport feuchtigkeitsempfindlicher Güter berücksichtigt werden. Beispiele, die bestimmte Luftfeuchtigkeit erfordern, sind Chemikalien , Zigarren (Humidor), Wein (Korken), Salami , Holz , Kunstwerke , Bücher und optische oder elektronische Baugruppen und Bauteile, zum Beispiel integrierte Schaltkreise . Die Luftfeuchtigkeit muss zur Einhaltung bestimmter Raumklimata in Lagerräumen , Museen , Archiven , Büchereien , Laboren , Rechenzentren und industriellen Produktionsanlagen ( Mikroelektronik -Fertigung) überwacht oder gesteuert werden.

Beim Gütertransport in wetterisolierten Containern oder auch verschweißten Kunststoffbeuteln kann sich Kondenswasser und Betauung bilden, wenn die Luft im Inneren beim Sinken der Temperatur unter den Taupunkt gelangt, zum Beispiel beim Transport aus tropischen in kältere Gebiete. In Folienverpackungen feuchtigkeitsempfindlicher Güter werden daher Beutel mit Silicagel oder Zeolithe gegeben, die die Feuchtigkeit puffern. Feuchtigkeitsindikatoren dienen dazu, die Feuchtigkeitswerte in den Verpackungen während des Transports zu kontrollieren. Feuchtigkeitsempfindliche Geräte wie z. B. in der Elektronik und Optik müssen nach Lagerung bei geringen Temperaturen zunächst temperieren, bevor deren Verpackung geöffnet wird. Ansonsten bildet sich an und in den Geräten Kondenswasser, was insbesondere beim sofortigen Betreiben der betauten Geräte zum Ausfall führen kann. [22] [23]

Außenwände von Gebäuden

Gerät zur Messung von Luftfeuchtigkeit

In der Bauphysik spielt der Taupunkt in Form der Taupunktebene eine wichtige Rolle. Unter dieser versteht man diejenige Fläche innerhalb des Mauerwerks oder der Wärmedämmung an der Außenwand eines Gebäudes, ab welcher es zur Kondensation kommen kann. Hintergrund ist, dass warme Luft mehr Feuchtigkeit aufnehmen kann als kalte Luft. Bewegt sich warme und mit Feuchtigkeit angereicherte Luft durch Diffusion oder Konvektion innerhalb der Außenwand oder Dämmschicht vom wärmeren zum kälteren Ort (im Winter meist von innen nach außen), so kommt es zur Bildung flüssigen Wassers, sobald der Taupunkt unterschritten wird. Hieraus ergeben sich Gefahren gesundheitsgefährdender Schimmelbildung oder die Dämmschichten versagen aufgrund der Wasseraufnahme (bessere Wärmeleitung ) oder durch Frostsprengung (bezüglich "Diffusion" und "diffusionsoffene Baustoffe" siehe Atmende Wand ).

Gegenmaßnahmen bestehen folglich darin, eine Taupunktunterschreitung durch geeignete Baumaterialien oder andere Maßnahmen zu vermeiden. Die Wärmedämmung sollte daher möglichst an der Außenseite der Wand angebracht werden und ihrerseits nach außen diffusionsoffen sein, sodass sie Wasser an die trockene Außenluft abgeben kann. Ist dies nicht möglich (zum Beispiel bei Innendämmung), muss die Wärmedämmschicht nach innen mit einer Dampfsperre (geschlossene Folie, keine Wasserdiffusion möglich) oder Dampfbremse (Wasserdiffusion ist eingeschränkt möglich) versehen sein, um das Eindringen feuchter Raumluft in die Wärmedämmschicht zu verhindern. Das ist insbesondere dann wichtig, wenn das Mauerwerk, zum Beispiel durch einen Außenanstrich, ein geringes Diffusionsvermögen aufweist. [24]

Daneben kann eine Dämmschicht auch von außen vernässt werden. Tau oder andere Niederschläge können (beispielsweise in den Fugen aufgeklebter Klinker verblender ) bei Spannungsrissen oder Schwindrissen kapillar eingesaugt werden. Ist die Grenzfläche der Wärmedämmung zur Außenluft dann flüssigkeits- oder dampfdicht und fehlt eine Hinterlüftung , kann eingedrungene Feuchte nicht mehr abtrocknen und der Dämmstoff vernässt flächig und irreversibel (siehe dazu auch Feuchtigkeit#Feuchte in Gebäudebauteilen )

Die Wirksamkeit der Hinterlüftung zur Austrocknung hängt vom Feuchtegehalt der einströmenden Zuluft ab. Hohe Luftfeuchtigkeit und niedrige Oberflächentemperaturen der Bauteile können Tauwasserbildung in der Hinterlüftungsebene bewirken und so eine weitere Durchfeuchtung auslösen. [25]

In der Winterperiode – in diesem Zusammenhang oft als Tauperiode bezeichnet – sind die Temperatur und der Wasserdampfdruck im Inneren höher als außen. Die Außenwand weist daher für beide Werte ein Gefälle nach außen auf. Dieses ist jedoch selbst bei einer homogenen Außenwand nicht gleich, da deren zeitabhängige Speicherwirkung für Wärme und Wasserdampf unterschiedlich ist und sich auch die Temperaturen und Dampfdrücke im Zeitablauf unterschiedlich ändern. Bei inhomogenen Wänden kommt hinzu, dass das Gefälle in den einzelnen Materialien unterschiedlich ist. So hat eine Dampfsperrfolie zum Beispiel ein großes Dampfdruckgefälle, hingegen kaum ein Temperaturgefälle. Bei Dämmstoffen ist es oft umgekehrt, hier ist das Gefälle des Wasserdampfdrucks klein, aber das Temperaturgefälle hoch. Kondensation tritt immer dann ein, wenn die relative Luftfeuchtigkeit örtlich vorübergehend oder (zum Beispiel im Winter) dauernd 100 % überschreitet.

Die Kondenswasserbildung kann auch durch Baustoffe mit hoher Wasserdampfdurchlässigkeit und/oder einem hohen Wasseraufnahmevermögen (Pufferung) bei gleichzeitig geringer Wärmeleitfähigkeit verhindert werden. Beispiele sind Stroh/Lehm oder Holz. Hierbei kann oft auf Dampfsperren verzichtet werden.

Das sachgemäße Belüften von Wohnräumen (insbesondere bei Sanierungen mit Außenanstrich, unsachgemäß angebrachten Dampfsperren und abgedichteten Fenstern) hat einen großen Einfluss auf die Vermeidung von Schimmelbildung. [26]

Siehe auch: Niedrigenergiehaus , Baubiologie .

Laut dem Architekten und Fachbuchautor Konrad Fischer wären bei Strahlungsheizungen die "Gebäudehüllflächen" durch Wärmestrahlungsaufnahme stets wärmer als die Luft, die Luft würde dort niemals unter den Taupunkt abgekühlt, der Innenputz könne nicht vernässen und es wüchse kein Schimmel; bei Konvektionsheizungen hingegen wäre die Luft stets wärmer als eine Wand, wodurch an einer Wand der Taupunkt unterschritten werden könnte., [27] Fischer übernahm dabei [28] im Wesentlichen die Thesen des Architekten Claus Meier [29] [30] es »kann bei einer strahlungsintensiveren Heizung die Raumlufttemperatur gegenüber den konvektionsoptimierten Heizungen wesentlich gesenkt werden – die Energieeinsparung ist demzufolge eine gewaltige« . [29] Weil die Luftfeuchtigkeit der Innenraumluft (Quellen: Atmung, Verdunstung, Trocknung, Pflanzen etc.) durch Luftaustausch aus Wohnräumen entfernt werden soll, ginge mit dem Luftaustausch bei Konvektionsheizung (bei der die Raumluft erwärmt wird) mehr Energie verloren als bei Körper- oder Wanderwärmung durch Wärmestrahler. Somit wären (nach Fischer) Heizsysteme auf Basis von Wärmestrahlung selbst mit undichten Fenstern effizienter als solche mit Konvektionsheizung samt Wärmedämmung. Unterlassene Luftwechsel der angenehm warmen Luft würden häufig zur Kondensation von Feuchte in Innenräumen und in Folge in Verbindung mit organischen Nährstoffen (aus Bindemitteln, Farbanstrichen, Tapetenklebern, Papiertapeten) zu gravierenden Schwarzschimmel belastungen führen.

Luft- und Raumfahrt

In der Luftfahrt besteht die Gefahr des Vereisens von Tragflächen und Leitwerk durch die Resublimation des in der Luft enthaltenen Wasserdampfes. Dieser Effekt kann die Flugfähigkeit binnen kürzester Zeit sehr stark einschränken und ist für zahlreiche Unfälle verantwortlich. Entgegengewirkt wird diesem Vorgang durch Enteisungsanlagen, welche die kritischen Bereiche (zum Beispiel Tragflächenvorderkante) beheizen, um Eisansatz zu verhindern. [31]

Eine preisgünstigere Methode besteht darin, die Tragflächenvorderkante mit einer Haut aus Gummi zu überziehen und stoßweise Druckluft zwischen die Gummihaut und die Tragfläche zu pressen. Die Haut wölbt sich und durch die Verformung wird das starre Eis abgesprengt. Diese Methode birgt allerdings ein gewisses Risiko. Ist der entstandene Eispanzer zum Zeitpunkt der Auslösung der Druckluft-Enteisung noch dünn, wird er durch die Gummihaut lediglich gewölbt, aber nicht gesprengt. In der Folge lagert sich weiteres Eis an, die erneute Auslösung der Enteisung bleibt ergebnislos. Um diesem Risiko entgegenzuwirken warten Piloten oft mit der Betätigung der Enteisung, bis sie der Ansicht sind, dass diese auch den tatsächlich gewünschten Effekt zu erzielen vermag.

In der Raumfahrt kommt es bei Raketenstarts zu ähnlichen durch niedrige Außentemperaturen bedingten Problemen. Startfenster werden daher auch nach meteorologischen Gesichtspunkten gewählt und Starts notfalls abgebrochen. Die Nichtbeachtung dieses Grundsatzes kann zum Absturz führen.

Atemschutz

Die Luftfeuchte ist eine wichtige Kenngröße beim Füllen von Druckluftflaschen von z. B. Pressluftatmern. Dafür wird die Luftfeuchtigkeit nach DIN EN 12021 „Druckluft für Atemschutzgeräte“ als maximaler Wassergehalt der in Druckluftflaschen gelagerten Luft und der am Ausgang des Kompressors gemessenen Luft, also die absolute Luftfeuchtigkeit a, d oder f, vorgegeben.

Nach DIN EN 12021 Druckluft für Atemschutzgeräte darf der Wassergehalt in Druckluftflaschen maximal betragen:

  • bei 200 bar Nenndruck: 50 mg/m 3
  • bei 300 bar Nenndruck: 35 mg/m 3

Die absolute Luftfeuchtigkeit der vom Kompressor gelieferten Luft zum Füllen von 200-bar- oder 300-bar-Druckluftflaschen sollte 25 mg/m 3 nicht überschreiten. Die Luftfeuchte wird im Atemschutz mit Prüfröhrchenmessgeräten gemessen. Die Maßeinheit bezieht sich jeweils auf auf Atmosphärendruck entspannte Luft. [32]

Wärmeaustausch

An Wärmetauschern und kalten Rohrleitungen, die kälter als die Umgebungsluft sind, kann Kondensation von Luftfeuchtigkeit und bei Unterschreiten des Gefrierpunkts auch Vereisung auftreten.

Im Inneren eines Kühlschranks, der daher in der Regel knapp über dem Gefrierpunkt betrieben wird, tritt daher Kondenswasser auf. Ehemals (um 1960/1975) bildete die – einzige – Kühlfläche als horizontale Ebene aus eloxiertem Aluminium den Boden des Gefrierfachs und lag so etwas abgeschirmt über dem Kühlraum. Die Kühlfläche vereiste mit der aus der Raumluft, und aus wasserhältigen Nahrungsmitteln kommenden Luftfeuchtigkeit und musste daher etwa wöchentlich abgetaut werden. Das Eis schmolz dann und tropfte entweder in eine ständig im Kühlschrank eingeschobene Vorrichtung aus dach- und kanalförmigen Stegen in eine Auffangwanne, die händisch herauszuziehen und zu leeren war. Spätere, nicht mehr mit Glaswolle, sondern durch Ausschäumen besser isolierte Geräte, hatten eine durchgehende Wanne aus Kunststoff mit einem im Kühlraum hintenliegenden Ablaufstutzen, dessen Stoppel zum Abtauen geöffnet wird, um das Tauwasser in ein daruntergestelles Gefäß anzulassen. Seit etwa 1980 bildet die rückseitige nahtlos aus geblasenem Kunststoff gebildete Rückwand die Kühlfläche des Kühlraums. Hier kondensiertes Wasser – eventuell während einer Kühlphase vorübergehend gefroren – rinnt nach unten ab in eine eingeformte Rille und weiter durch einen stets offenen Auslass, in eine Kunststofftasse außen am warmen Kühlaggregat und verdunstet dort. Solche Kühlschränke sind selbstabtauend. Das über mit Magnetleisten gefüllte Kunststoffwulste weitgehend luftdicht und damit fast wasserdampfdicht geschlossene Gefrierfach wird nur selten geöffnet und baut deshalb nur wenig Eis auf einer eigenen Kühlfläche auf, das manuell abgetaut werden muss.

Wenn sommers der Taupunkt von Luft in Kellern von Häusern steigt, kondensiert Luftfeuchte auf dem Rohr einer durchflossenen Trinkwasserleitung.

Eine Reihe von Gasen (Propan, Butan, CO 2 , Lachgas) wird unter Druck verflüssigt in Druckflaschen, Kartuschen oder kleinen Patronen aus Metall vorrätig gehalten. Aus der Gasphase mit ausreichend großer Rate entnommene Mengen werden durch Verdunsten oder Sieden aus der Flüssigphase nachgeliefert, wodurch sich diese abkühlt, was an der Außenseite der aufrecht stehenden Flasche zu flüssiger Kondensation von Luftfeuchte und bei ausreichend niedriger Umgebungstemperatur zu Reifbildung führt, die sichtbar die Spiegelhöhe des Flüssigphase des Inhalts abzeichnet.

Wird nicht speziell entfeuchtete Druckluft aus einem Kessel rasch entlassen, kühl sich die Luft im Strahl beim Entspannen so weit ab, dass mitgerissene Umgebungsluft unter ihren Taupunkt abgekühlt werden kann, sodass sich temporär und lokal ein wenig Nebel bildet. Ein ähnlicher Effekt tritt beim raschen Öffnen eines aufrechten Gefäßes eines Getränks auf, das unter einem gewissen Druck Kohlenstoffdioxid enthält. Wenn das Getränk nicht herausschäumt ist kurz eine kleine Nebelschwade über der Öffnung der Flasche oder Dose sichtbar.

In Trinkgläser kalt eingeschenkte Getränke lassen außen Luftfeuchte kondensieren. Um Tische zu schonen werden Bierdeckel untergelegt. Stielgläser behalten zumeist den Stiel trocken, solange sich der Belag aus feinen Tropfen nicht zu größeren zusammengeballt hat, die abrinnen. Über Stiele von Pilstulpen werden oft Pilsdeckchen gestülpt, die abrinnenden Schaum und Kondenswasser aufsaugen sollen.

An Außenwänden montierte Klimaanlagen lassen im gekühlten Luftstrom Wasser auskondensieren. Geringe Mengen flüssigen Wassers werden so mitunter über kleine Rohre auf den vor einem Geschäftslokal liegenden Gehsteig geleitet.

Entfeuchten und Trocknen von Luft und Stoffen

Entfeuchter bis hinunter zu reisetaschenkleinen Geräten funktionieren durch Abkühlen durchgeblasener Luft bis unter den Taupunkt, Abrinnen des auf den Kühlflächen kondensierten Wassers in ein Sammelgefäß und mehr als Wiedererwärmen der Luft. Typisch wird die Kompressorkältemaschine von einem Elektromotor angetrieben.

Der Einsatz hygroskopischer Stoffe (fest, selten flüssig) empfiehlt sich nur für kleine Luftvolumina. Elektronikgeräten aber auch schimmelanfälligen Lederwaren werden kleine Papiersäckchen von getrocknetem Silicagel beigepackt um Feuchte, die beim Seetransport in Containern durch Kartonverpackungen diffundiert und durch Abkühlen kondensieren kann, bis zu einer gewissen Menge zu binden. Zwischen wasserdampfdichte Lagen von Glas oder Kunststofffolie und ähnlichem wird häufig Seidenpapier oder ähnliches als Zwischenlage gepackt, um den Feuchtigkeitsaustausch zu fördern, um flüssiges Kondenswasser und damit einhergehende Transportvorgänge und Kapillareffekte zu vermeiden.

Im Chemielabor werden Stoffe oft wasserfrei benötigt, um sie ohne Wassergehalt zu verwiegen oder wasserfrei zu verarbeiten. Die Trocknung erfolgt grob an Luft, mehr oder weniger scharf durch Erwärmen eventuell bis zum Glühen. Luftfeuchte bewirkt beim Abkühlen das Wiederaufnehmen von Wasser. Deshalb werden Stoffe in Schalen im Exsikkator neben oder über Trocknungsmitteln gelagert. Der zu trocknende Stoff setzt – bei Raumtemperatur – Wasserdampf als Luftfeuchte frei und z. B. Silikagel, Calciumchlorid oder konzentrierte Schwefelsäure nimmt den Wasserdampf aufgrund höherer Hygroskopizität auf. Das Absaugen von Luft aus dem Exsikkator erfolgt zumeist mit der Wasserstrahlpumpe, dadurch wird das Austreten von Wasserdampf (und anderer Dämpfe) aus der Probe und das Diffundieren des Wasserdampfs zum Trocknungsmittel hin erleichtert. Durch das Erzeugen eines Vakuums von hinunter bis zu etwa 1/100 bar steigt die absolute Luftfeuchtigkeit auf bis zum Hundertfachen an. Wenn nun beispielsweise Wasser mit Umgebungstemperatur (z. B. 20 °C) im Exsikkator als Wasserdampfquelle vorliegt, verändert sich die relative Luftfeuchtigkeit nach Gleichgewichtseinstellung nicht. Denn der Wasserdampfdruck bei 20 °C bewirkt ( ideal betrachtet) unabhängig von nebenbei im selben Volumen vorhandener Luftmoleküle stets eine Sättigung mit Wasserdampf, also 100 % relative Feuchte.

Eine Wasserstrahlpumpe wird zweckmäßig mit kaltem Wasser betrieben, da sie in Richtung Vakuum eine Wasserdampfquelle der Temperatur der Pumpe darstellt. Am Exsikkator wird sie zum Absaugen organischer Dämpfe (z. B. von Lösemitteln) eher nur intermittiert und nicht langdauernd eingesetzt.

Beim Gefriertrocknen wird Gefrorenes, oft Lebensmittel, schonend, weil ohne Erhitzung, im Vakuum getrocknet. Dabei wird verdunstender Wasserdampf im Vakuum angesaugt. Aromastoffe, die weniger flüchtig als Wasser sind oder stärker am Stoff anhaften, bleiben diesem erhalten.

Literatur

  • H. Häckel: Meteorologie. (= UTB. 1338). 4. Auflage. Ulmer Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-8252-1338-2 .
  • E. Zmarsly, W. Kuttler, H. Pethe: Meteorologisch-klimatologisches Grundwissen. Eine Einführung mit Übungen, Aufgaben und Lösungen. Ulmer Verlag, Stuttgart 2002, ISBN 3-8252-2281-0 .
  • P. Hupfer, W. Kuttler: Witterung und Klima. Teubner, Stuttgart/ Leipzig 1998, ISBN 3-322-00255-1 .
  • W. Weischet: Einführung in die Allgemeine Klimatologie. Borntraeger, Berlin 2002, ISBN 3-443-07123-6 .

Weblinks

Wiktionary: Luftfeuchtigkeit – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. a b Julius F. von Hann: Handbuch Der Klimatologie. 1. Auflage. Salzwasser Verlag, 2012, ISBN 978-3-86444-581-1 , S. 44–50.
  2. Jochen Harsch: Schimmel – Ursachen und Zusammenhänge . epubli, Berlin 2014, ISBN 978-3-7375-0741-7 .
  3. Jürgen Schatz, Robert Tammer (Hrsg.): Erste Hilfe – Chemie und Physik für Mediziner. 3. Auflage. Springer Verlag, Berlin/Heidelberg 2015, ISBN 978-3-662-44110-7 .
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