Hauptunterschied – Gas vs. Dampf
Die gasförmige Phase ist neben der festen Phase, der flüssigen Phase und dem Plasma eine der vier Grundphasen aller Materie. Gase lassen sich klar von festen und flüssigen Phasen unterscheiden, da sich die Atome im Gegensatz zu Festkörpern oder Flüssigkeiten frei bewegen und über einen Behälter verteilt sind. Gas und Dampf scheinen beide aufgrund ihrer Transparenz ähnlich zu sein, sind aber zwei unterschiedliche Phasen, in denen Materie existieren kann. Der Hauptunterschied zwischen Gas und Dampf besteht darin, dass Gas nur in einem physikalischen Zustand existiert, während Dampf mit einem anderen physikalischen Zustand koexistieren kann.
Was ist Gas?
Gas in der Natur kann aus einem einzelnen Element oder einer Kombination von Atomen bestehen. Es ist jedoch ein sehr kleines Molekül. Betrachtet man beispielsweise die Gruppe der Halogene im Periodensystem, liegen Fluor und Chlor als Gase vor, während Brom als Flüssigkeit und Jod als Feststoff vorliegt. Dies liegt daran, dass die Größe des Atoms in der Gruppe der Halogene erhöht wird und große Moleküle aufgrund der intermolekularen Wechselwirkungen keinen freien Bewegungszustand erreichen können.
Gas ist eine Substanz, die nur in einem Zustand existiert, nämlich in der Gasphase. Dies wird als thermodynamischer Zustand bezeichnet. Ein thermodynamischer Zustand ist der Zustand eines Systems, der anhand der thermodynamischen Parameter wie Temperatur, Druck usw. erklärt wird. Gas hat keine Phasenänderung erfahren, was bedeutet, dass es nur als Gas existiert und keine Phasenänderungen erfährt, es sei denn, es liegen besondere Bedingungen vor. Daher spricht man von einer monophasischen Substanz.
Das folgende Diagramm zeigt die relativen Positionen der Gasphase und der Dampfphase. Dabei befindet sich die Dampfphase bei einer niedrigeren Temperatur als der kritischen Punkttemperatur. Die gasförmige Phase liegt oberhalb des kritischen Punktes.
Abbildung 01: Relative Positionen von Gasphase und Dampfphase
Was ist Vapor?
Dampf kann als eine Substanz definiert werden, die sich in der Gasphase befindet und mit einer flüssigen Phase koexistieren kann. Diese Definition sieht etwas verwirrend aus, aber was hier passiert, ist, dass Dampf mit einer Flüssigkeit im Gleichgewicht ist. Diese Flüssigkeit enthält die gleichen Moleküle wie der Dampf. Dampf entsteht durch einen Phasenwechsel und kann erneut einen Phasenwechsel durchlaufen. Daher wird es als mehrphasige Substanz bezeichnet. Dampf ist kein Aggregatzustand wie Gas. Der Übergang eines Gases in eine Flüssigkeit erfolgt durch Kondensation, gefolgt von der Bildung eines Flüssigkeitstropfens und dessen Wachstum. Die Koexistenz von Dampf mit seiner flüssigen Phase ist möglich, da seine mittlere Temperatur unter dem kritischen Punkt liegt. Der kritische Punkt ist die Temperatur und der Druck, bei denen ein Gas und eine Flüssigkeit nicht unterschieden werden können. Oberhalb des kritischen Punktes können nur Gase existieren; Daher kann ein Gas nicht mit einer Flüssigkeit koexistieren. Zum Beispiel ist Dampf bei hoher Temperatur Wasserdampf, während er bei Raumtemperatur eine Flüssigkeit ist.
Ein gutes Beispiel für ein Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewicht unter normalen Bedingungen ist das Gleichgewicht zwischen Ethanol und seinem Dampf. Das folgende Diagramm zeigt, wie diese beiden Phasen zusammenhängen.
Abbildung 02: Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewichtsmischung aus Ethanol und Wasser
Was ist der Unterschied zwischen Gas und Dampf?
Gas gegen Dampf |
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| Ein Gas kann nur in einer thermodynamischen Phase existieren. | Dampf kann mit seiner flüssigen Phase koexistieren. |
| Physischer Zustand | |
| Gas ist ein fundamentaler Zustand der Materie. | Dampf ist ein vorübergehender Veränderungszustand einer Flüssigkeit oder eines Feststoffs. |
| Natur | |
| Alle Gase sind keine Dämpfe. | Alle Dämpfe sind Gase. |
| Eigenschaften | |
| Gase sind unsichtbar. | Dampf kann sichtbar sein. (Bsp.: Wasserdampf kann als Wolke gesehen werden.) |
| Phasenwechsel | |
| Gas hat keinen Phasenwechsel | Dampf erfährt Phasenwechsel. |
| Ursprung | |
| Gas ist in der Natur immer ein Gas. | Dampf ist eine Art Gas, das entweder aus einer Flüssigkeit oder einem Feststoff gebildet wird. |
| Formation | |
| Es entsteht kein Gas. | Dampf entsteht entweder durch Kochen oder Verdampfen |
| Kritischer Punkt | |
| Die Temperatur eines Gases liegt über dem kritischen Punkt. | Die Temperatur eines Dampfes liegt unter dem kritischen Punkt, aber über dem Siedepunkt der jeweiligen Flüssigkeit oder des Feststoffs. |
| Eingewöhnung | |
| Gase setzen sich nicht am Boden ab. | Dämpfe setzen sich am Boden ab. |
Zusammenfassung – Gas vs. Dampf
Gas befindet sich oberhalb des kritischen Punktes, während sich Dampf unterhalb des kritischen Punktes befindet. Oberhalb des kritischen Punktes kann keine flüssige Phase existieren. Dampf existiert auch unterhalb des kritischen Punktes. Daher besteht der Hauptunterschied zwischen Gas und Dampf darin, dass Gas nur in einem physikalischen Zustand existiert, während Dampf mit einem anderen physikalischen Zustand koexistieren kann.
