Simulation: Luft ist ein Stoffgemisch

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Luft ist ein Stoffgemisch aus verschiedenen Gasen. In trockener Luft sind das vor allem:

• Stickstoff (N₂) – etwa 78 %
• Sauerstoff (O₂) – etwa 21 %
• Argon (Ar) – etwa 0,9 %
• Kohlenstoffdioxid (CO₂) – etwa 0,04 %

Diese Anteile ändern sich mit der Höhe praktisch nicht. In großer Höhe ist die Luft nur insgesamt „dünner“ – der Sauerstoff-Anteil bleibt bei etwa 21 %.

Wasserdampf

Die Werte oben gelten für trockene Luft. Echte Luft enthält immer auch Wasserdampf – je nach Wetter und Temperatur zwischen fast 0 % und etwa 4 %. Der Wasserdampf verdünnt die anderen Gase: Bei 4 % Wasserdampf sinkt der Sauerstoff-Anteil von etwa 21 % auf etwa 20 %. In dieser Simulation kommt kein Wasserdampf vor.

Was auf Teilchenebene geschieht

Die Teilchen bewegen sich ständig in alle Richtungen und stoßen aneinander. Je wärmer die Luft, desto schneller bewegen sie sich. Weil sich die Teilchen frei bewegen, verteilen sich die Gase im Raum von ganz allein gleichmäßig – auch ohne dass man umrührt.

Edelgase und Moleküle

Stickstoff, Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid kommen als Moleküle vor (jeweils mehrere Atome zusammen). Argon ist ein Edelgas – es kommt als einzelnes Atom vor und reagiert chemisch praktisch nicht.

Warum der Anteil von Kohlenstoffdioxid in der Simulation höher ist

Kohlenstoffdioxid ist in der Luft ein Spurengas (~ 0,04 %). Bei 175 Teilchen wäre damit weniger als ein einziges CO₂-Molekül sichtbar. Damit Kohlenstoffdioxid in der Simulation überhaupt sichtbar ist, wurde sein Anteil hier um etwa den Faktor 15 erhöht.