Warum Gasmengen einen Bezugszustand brauchen
Ein Kubikmeter Gas ist keine feste Menge. Komprimiert auf 10 bar enthält er rund zehnmal so viele Moleküle wie bei Umgebungsdruck, und erwärmtes Gas dehnt sich aus. Damit Gasmengen vergleichbar sind, werden sie auf einen festgelegten Normzustand umgerechnet. In Deutschland definiert DIN 1343 diesen Zustand mit 0 °C (273,15 K) und 1013,25 hPa.
Das Volumen im Normzustand heißt Normvolumen und wird in Normkubikmetern angegeben, oft als Nm³ geschrieben. Es ist das Maß für Druckluftverbrauch, Gasdurchflüsse in Anlagen, Emissionsgrenzwerte in mg/Nm³ und Liefermengen technischer Gase. Das tatsächliche Volumen unter Anlagenbedingungen heißt Betriebsvolumen.
Der Rechner wendet die Zustandsgleichung idealer Gase an. Er erkennt, ob Sie einen Überdruck vom Manometer oder einen Absolutdruck eingeben, und addiert bei Überdruck den Luftdruck. Über den Realgasfaktor Z lassen sich Abweichungen vom idealen Verhalten bei hohem Druck berücksichtigen.
Vn = Vb · (p_abs ÷ 1,01325 bar) · (273,15 K ÷ T) ÷ Z, mit p_abs = Überdruck + Luftdruck
Bezugszustände und typische Anwendungen
Neben DIN 1343 gibt es weitere Bezugszustände. Die Gasabrechnung in Deutschland nutzt nach DVGW-Arbeitsblatt G 685 ebenfalls 0 °C und 1013,25 hPa und rechnet das gemessene Betriebsvolumen über die Zustandszahl um, die auf der Rechnung steht. Die Erdgaswirtschaft international und ISO 13443 beziehen sich dagegen auf 15 °C. Im Druckluftbereich wird teils auf 20 °C und 1 bar bezogen. Prüfen Sie daher, welcher Bezug in Datenblatt oder Vertrag gemeint ist.
Für Kompressoren ist der Unterschied wichtig: Die Liefermenge wird meist als angesaugtes Volumen bei Ansaugbedingungen angegeben, der Verbrauch der Werkzeuge oft in Normlitern. Rechnen Sie beides auf denselben Zustand um, bevor Sie Kompressor und Verbraucher vergleichen.
Der Realgasfaktor Z beschreibt, wie stark ein Gas vom idealen Verhalten abweicht. Für Luft und Stickstoff bis etwa 20 bar liegt er so nahe bei 1, dass er vernachlässigt werden kann. Bei Erdgas unter Hochdruck, CO₂ oder Gasflaschen mit 200 bar und mehr ist er deutlich von 1 verschieden; Werte liefern Gasdatenblätter oder Zustandsgleichungen wie GERG-2008.
Für die Massenberechnung multiplizieren Sie das Normvolumen mit der Normdichte des Gases, bei Luft 1,293 kg/m³, bei Stickstoff 1,250 kg/m³. Die Stoffmenge erhalten Sie, indem Sie das Normvolumen durch 22,414 l/mol teilen. Ein allgemeineres Werkzeug für beliebige Zustände ist der Rechner für ideale Gase.
Tipps und typische Fehler
Gasmengen vergleichen.
- Druck: Absolut verwenden.
- Bezug: Im Datenblatt prüfen.
- Z-Faktor: Bei Hochdruck.
- Temperatur: In Kelvin.
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Häufige Fragen
Was ist ein Normkubikmeter?
Die Gasmenge, die bei 0 °C und 1013,25 hPa einen Kubikmeter einnimmt.
Muss ich Überdruck oder Absolutdruck eingeben?
Beides geht; bei Überdruck addiert der Rechner den Luftdruck.
Welcher Normzustand gilt nach DIN 1343?
0 °C beziehungsweise 273,15 K und 1013,25 hPa.
Was ist der Unterschied zwischen Normzustand und Standardzustand?
Normzustand nach DIN 1343 ist 0 °C, der Standardzustand je nach Norm meist 15 °C oder 25 °C.
Wie rechne ich Normkubikmeter in Kilogramm um?
Normvolumen mal Normdichte des Gases, bei Luft 1,293 kg/m³.
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