TEK-Tauchen Foren

So eine Waage wirst du auf dem Markt nicht finden!

Vermutl. findet man eine solche Waage nur in naturwissenschaftlichen Hochschulen. Ggf. mal bei einer Universität mit dem Schwerpunkt auf Physik/Chemie anfragen. Aber ob die dir so eine Waage ausleihen werden ist fraglich.

Gibt es bestimmt. Bezahlbar im Verhältniss zu einem guten TMX Analyser, nein. Hatte mit Waagen im Laborbetrieb mal etwas zu tun.

Allein die Kalibrierung um die Linearitätsabweichung auszugleichen ist recht aufwändig 1x pro Jahr.

Einen hochgenauen Drucksensor und einen hochgenauen Temperatursensor wirst du dann auch brauchen. Und bei Hochgenaucher Temperatur fängt der Spaß richtig an.

Gruss Mike

Abend,

kann meinen "Vorredner" nur zustimmen:
Gasmix per Gravimetrie ist ein reines Gedankenspiel und klappt (hin hinreichender Genauigkeit) nur in der Theorie.
Komme das der chemischen Industrie und habe daher täglich mit Waagen (Von Analysenwaagen im Labor, bis zur Abfüllung in der Produktion) zu tun.
Es gibt natürlich Waagen die exakt genug messen können, und es gibt Waagen die für Bereiche 30-100kg geeignet sind.
Aber die Kombination aus beidem ist für Privatverbraucher im Bereich von "unbezahlbar". Außerdem sind die laufenden Kosten für die Kalibrierung höher wie ein neuer Sensor für die Gasanalyse

Von daher nettes Gedankenspiel - aber für die Praxis ohne Relevanz.

Also es gibt sogar Waagen, mit einem Messbereich bis einige hundert Kilo oder wenige Tonnen, die auf ein Gramm genau wiegen. Ich habe so ein Gerät bei einer nicht näher bezeichneten High-Tech-Firma in Lübeck/Travemünde gesehen.

Für den Hausgebrauch kannst Du das Ding vergessen. Gründe siehe oben.

Hi Alle,
die Frage war, ob mien Überlegungen / Rechnungen richtig oder falsch sind.

@mike.h: Wozu brauche ich hochgenaue Druck- und Temperatursensoren, wenn ich bei der Gravimetrie doch nur nach Gewicht umfülle, da spielt weder Temperatur, noch Druck ne Rolle, solange ich den Maximaldruck der Flaschen nicht überschreite.

Genau, Google findet duzende Waagen, die 35 kg auf 0.1 g genau wiegen,leider steht kein Preis dabei .. ich werde mal fragen.
In dem Betrieb, in dem ich arbeite, wiegen wir auch 5 Tonnen-Behälter auf 100 g genau, das sind aber noch Standardgenauigeikeiten, es geht problemlos genauer.


Aber das ist sekundär, dir Frage ist, ob meine Rechung richtig ist.

Ciao

Albert

Ich glaube, deine Rechnung ist falsch.
Sowohl bzgl. der Teildrücke zum Tx50/20, als auch bzgl. der Toleranzen (je nachdem, wie du die 1%-Toleranz definierst, reicht es nicht aus, jeden Bestandteil auf 1% genau zu messen, um am Ende 1% Toleranz zu erzielen). Und warum du so kompliziert molare Volumen und Massen verwurstest, statt gleich die Dichte zu verwenden, verstehe ich auch nicht; kann man zwar so machen, aber warum?
Der Vorteil des Verfahrens ist klar, aber eine bezahlbare Waage zu finden, die rund 30kg auf rund 3g genau wiegt, also einen Messfehler von rund 0,01% hat, dürfte schwer werden. Genau genommen ist das sogar noch zuviel, denn wenn du auf 3g genau mischen willst, musst du ja noch genauer messen, also auf vielleicht 0.3g..1g genau (sonst weißt du ja nicht genau, ob du innerhalb der Toleranz liegst, wenn die Waage nicht genau den Sollwert anzeigt). Bei so hohen Genauigkeitsforderungen könnten außerdem schon kleine sonstige Fehler die Messung ungenauer machen (bei 1m² Waagefläche erzeugt z.B. schon eine Luftdruckschwankung um 1%, also 0,01bar, einen möglichen Fehler von... Das muss eine gute Waage natürlich ausgleichen können, und sie sollte auch nicht im Freien eingesetzt werden.)

Vielleicht noch das:
Abgesehen von der Problematik der Waage, der Teil- und Gesamttoleranzen und der Umgebungseinflüsse:
Du rechnest z.B. sowohl bei reinem Sauerstoff niedrigeren Drucks als auch bei Luftsauerstoff im 300bar-Druckbereich gleich, also mit gleichem molaren Volumen und molarer Masse, und auch mit der gleichen einfachen Umrechnung (Druckdifferenz*24=Volumen bei 1bar). Im oberen Druckbereich erzeugen 100l Sauerstoff aber eine höhere Druckerhöhung, als im unteren Druckbereich. Also wirst du da mit den Paritaldrücken auch anders rechnen müssen. Womöglich sogar auch noch mit unterschiedlichem Verhalten bzgl. Unterschied zum idealem Gas je nach Gaskomponente im oberen Druckbereich.

Nach deiner eigenen Rechnung hast du bzgl. 1bar:
O2: 2448 Liter + 27*24l = 3096l
He: 71 * 24l = 1704l
N2: 100*24l = 2400l
Gesamt: 3096+1704+2400=7200l
Das ergibt 3096/7200=43%O2, 1704/7200=23.6% He.
Irgendwie stimmt deine Rechnung bzgl. der Teilvolumina also nicht. Also stimmen auch die daraus ermittelten Massen nicht.

moin ksc,

wir haben in der Firma auch so eine Waage im Einsatz. Altes mechanisches Schätzchen (Balkenwaage), weil die Elektronik die Präzision bei hohen Gewichten nicht kann. Natürlich im Glaskasten gegen den Luftzug der Labor-Mitarbeiter. Unser Einsatz: Verschleißmessung nach Probemahlungen.
Du musst immer die passenden Gegen-Gewichte parat haben um den Verschleiß zu ermitteln bzw. in Deinem Fall für die errechneten Gewichts-Stufen.
Die Gewichte müssen genauso, wie die Waage regelmäßig geeicht werden. $$$$$$$$

Aber was viel interessanter wird: Du musst den Füllschlauch gewichtslos anschrauben. Er ist nicht ideal biegeschlaff und wiegt auch nicht mal eben so nichts.
Du kannst natürlich auch 10x ankoppeln und abkoppeln....

Gut Luft

FANATIC DIVER

Moin ksc,

hat nicht O2 ein Mol-Gewicht von 31,988 g?

Oder so:

He-Gas ist einatomar und hat ein Mol-Gewicht von rund 4 g. Sauerstoff- und Stickstoff-Gas sind zweiatomar und haben Mol-Gewichte von 31.9988 und 28.01348 g.

Das von Dir eingesetzte Volumen eines Mols beträgt 22,414 Liter, gilt aber nur für ein ideales Gas. Willst Du mit der gewünschten Genauigkeit rechnen, musst Du hier für reale Gase die spezifisch stoffabhängigen Größen wählen.

@t.roll: Ich nehem deinen Namen wörtlich, was anderes kanns ja nicht sein : Die Dichte ist immer temperaturabhängig, und was bei wechselnden Drücken sich immer ändert, ist die Temperatur. Daher ist ja auch die Partialdrckmethode in der Diskussion. Das halte ich für Diskussion jetzt schon für grundlegend.

@traiernix: das mit dem Molvolumen kann ich nachvollziehen.
Frage : Zur Abschätzung der Gewichtsgrößenordnungen ist das ok ? Der Unterschied, ob ich nach idealem Gas, oder mit VanDerWaal rechne, ist auch nicht sooo groß ?

Der Fehler mit dem Atomgewicht ist klar, 2 Atome = doppeltes Gewicht. Das vereinfacht das Problem, dann sind die Gase wesentlich schwerer, was die Genauigkeit der Waage "entschärft".

Im der Firma siind die Schläuche horizontal und 2spannungsfrei". Nachdem sich der Behälter auf der Waage bei steigendem Gewicht nicht wirklcih senkt, beeinflusst der das Meßergebniss nicht nachhaltig. Ihr meint, das funktioniert hier nicht ?

Ich glaube, das Skript, das ich zur Berechnung VdW habe, rechnet intern mit Mol. Ich muß mir das mal anschauen ... Das Gewicht der Atome nach VdW käme der Wirklichkeit nahe ?

Ciao

Albert.

@kfc
"Ich nehem deinen Namen wörtlich, was anderes kanns ja nicht sein : Die Dichte ist immer temperaturabhängig, und was bei wechselnden Drücken sich immer ändert, ist die Temperatur."
Ach was.
Und die Teilchenanzahl je Liter ("22,4l/mol") ist nicht temperaturabhängig?
Und zu den anderen Bemerkungen von mir fällt dir auch nichts ein?
Geh mal lieber ins Schnellrestaurant (scnr).
(Dein Hauptfehler ist, wie du im oberen Druckbereich (für die zuletzt hinzugefügte Luft) die Druckdifferenzen in 1-bar-Volumina umrechnest.)

P.S.:
"Das Gewicht der Atome nach VdW käme der Wirklichkeit nahe ?"
Keine Ahnung, aber das Gewicht der Atome dürfte temperatur- und druckunabhängig sein, und somit dürfte es gar kein "Gewicht der Atome nach VdW" geben.

..und zuletzt, dann lass ich es aber gut sein: Wenn die Schläuche "horizontalund spannungsfrei" sind, oder besser gesagt (horizontal ist totaler Quatsch): Wenn sie keine oder wenigstens keine veränderte Kraft auf die Flasche und somit Waage im gesamten Füllverlauf ausüben, dann kannst du sie dranlassen. Aber bei einer nötigen Messgenauigkeit im Bereich von ca. 1g: Woher willst du wissen, dass sich die Schläuche so verhalten?

Hallo ksc

Was soll denn dieser Mist. Lerne bei einer guten Tauchbasis mischen, that`s it

Harry (der deine Abhandlung sogar versteht)

Bis jetzt der einzige entscheidene Punkt!! Somit ist "Gase mischen gravimetrisch" nicht machbar ohne eine Sonderanfertigung um das Füllschlauch spannungsfrei zu halten UND eine sau-teuere Prazionswaage.

Das kann sich Air Liquid (auch Eigentumer von Aqualung, US Divers, Spiro, und vielleicht Cousteau) leisten, aber kaum ein andere hat das nötige Kleingeld übrig.
Bis der TÜV diese Sonderkonstruktion abgenommen hat, sind wir alle alte Männer.



"Antwort von T.RoII am 14.02.2010 - 12:21
..und zuletzt, dann lass ich es aber gut sein: Wenn die Schläuche "horizontalund spannungsfrei" sind, oder besser gesagt (horizontal ist totaler Quatsch): Wenn sie keine oder wenigstens keine veränderte Kraft auf die Flasche und somit Waage im gesamten Füllverlauf ausüben, dann kannst du sie dranlassen. Aber bei einer nötigen Messgenauigkeit im Bereich von ca. 1g: Woher willst du wissen, dass sich die Schläuche so verhalten?"

Michael

Sinn ist ( eigentlich war ), abzuschätzen, wie genau ein Waage sein müsste, um gravimetrisch Gase mit vernünftigem Ergebniss mischen zu können ..

Mehr sollte das Ganze nicht .. siehe Überschrift :
"Überlegungen zu .." daher waren auch viele Fragezeichen drin ..

Ebenso der Satz:
"sind folgende Überlegungen richtig (Helft mir mal mit Atomphysik) ? : "

Ich hab aus den Beiträgen die für mich wichtigen Info`s und Hinweise auf Denkfehler bekommen, danke Euch ..

Ciao

Albert.

Anmerkung zu einem der überflüssigen Kommentare TRolls (egal ob der echte oder der vermeintlich falsche):

"Ach was.
Und die Teilchenanzahl je Liter ("22,4l/mol") ist nicht temperaturabhängig?
Und zu den anderen Bemerkungen von mir fällt dir auch nichts ein?"

Mir jedenfalls fällt dazu ein, dass die Avogadrokonstante besagt, dass die Teilchenzahl pro Mol gleich ist, unabhängig von Temperatur oder Druck. Die Stoffmenge und die Teilchenzahl sind zueinander proportional.

--------------

Ich finde die Überlegungen von ksc interessant und überlegenswert, wiewohl ganz klar ist, dass sich das Meßverfahren für Tauchflaschen so nie realisieren liesse. Auch nicht von Air Liquide oder Bill Gates. Wie ksc schreibt, es sind Gedankenspiele, bei denen oberlehrerhafte Vomitanzen ("lerne bei einer guten Tauchbasis..") nur vom verengten Weltbild des Posters zeugen.

@Tariernix
Avogadrokonstante. Schön. Gegoogelt?
Hört sich ja wissenschaftlich an, geht aber natürlich inhaltlich in der Kritik voll daneben.
Nochmal extra für dich:
Hätte ksc einfach die Dichte (unter Normalbedingungen) verwendet, hätte er die molaren Volumen und molaren Massen einfach vergessen können, und genauer wird es so ja auch nicht, da das molare Volumen (wie eben auch die Dichte) temperaturabhängig ist. (*) Nebenbei ist die Dichte von Sauerstoff, Helium und Stickstoff leichter zu finden, als sich in Molmassen usw. zu flüchten... ist auch etwas weniger fehleranfällig.
Wenn der Rechenalgorithmus diese Umrechnung erfordern sollte (der ja nicht dargestellt wurde), dann ok, aber dabei noch mehrere gravierende Fehler zu machen...

(Zum letzten Absatz kann ich dir natürlich nur zustimmen, der Rest ist deinerseits vielleicht überflüssig gewesen, Tariernix...)

(*) Für dich:
http://de.wikipedia.org/wiki/Mol#Molares_Volumen
"Für ideale Gase gilt, dass ein Mol bei Normalbedingungen (273,15 K, 101325 Pa) ein Volumen von 22,414 Litern einnimmt." Man beachte die notwendige Angabe auch der Temperatur
Wie ein Mol definiert ist, ist natürlich auch schön zu wissen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Avogadrosches_Gesetz

OT: Es ist doch schön, wenn man mit "Avogadro" und "Vomitanzen" protzen kann, gelle?

i.A. Der Echte.

Hi Leute,

Neue Info :
eine Waage, die max. 32 kg auf 0,1 g genau wiegen kann, kostet laut einem deutschen Hersteller € 2700,-- zzgl MWst. ... teuer aber für ne Tauchbasis machbar, weil das Ergeniss auf`s erstemal stimmt. Dazu kommt natürlich noch ein geeigner Meßplatz ( Luftzugfrei usw). Eine Waage max, 32 kg, 1 g ganau = € 1000,-- oder € 2300, -- ( unterschiedliche Meßverfahren ). Je nach Meßverfahren +- 2-4 Digits.

In 20 L, 300 Bar, 15°C, eines tx 50/20 sind 224,3 mol = 5468 Liter, 5,7 kg Gas. Die Mol stimmen, sind mit einem mathlab VdW-Programm gerechnet.

Macht an Gasmengen :
112.30 mol O2 ( 50 % * 224,3 = 112,15 )
44.22 mol He ( 20 % * 224,3 = 44,86 )
67.38 mol N2 ( 30% * 224,3 = 67,29 )
( stimmt auch )

112.30 * 15.99 *2 = 3591,35 g Sauerstof
44,22 * 4,00 = 176,88 g Helium
67,38 * 14,00 *2 = 1886,64 g Stickstoff
Summe = 5645,8 g ( prima, nur Rundungsdifferenzen )

Gigel Hewitt bringt 5.78 kg Gas raus

Zur Fehlerabschätzung:
Ich wiege auf ca 4 g genau, jedesmal "plus-Abweichung" .. willkürlich gewählt und gerundet zur Fehlerbetrachtung ( ich gehe davon aus, dass sich durch das Toppen mit Luft die Fehler etwas ausgleichen )

Einwaage :
Sauerstoff : 3595 g ( = 119.91 mol )
Helium : 180 g ( = 45 mol )
Stickstoff : 1899 g ( = 67,82 mol )

Wenn man "ein bischen" mit den Gaswerten spielt, ergibt das ein :
51.6 % O2
19.3 % He
Gesamtdruck 314 Bar.

Die "billige" Waage für 1000,-- würde ein für mich akzeptables Ergebniss bringen ...

Außer Ihr findet wieder Fehler, aber dazu ist der Thread ja gestartet ..

Ciao
Albert

Mensch Leute.

Wenn man es ganz genau nehmen will, dann spielen bei der Dichte sehr wohl die Temperatur (=Atomschwingung) und der Druck (Wand-Treffer pro Zeit) rein, aber auch die genaue Gas-Zusammensetzung.
Jedes Atom/Molekül hat eine bestimmte Größe. --> Verdrängung
Jedes Atom/Molekül hat ein bestimmtes Gewicht und Elektronen-Konfig. --> Anzieheung.

Diese Anzieheung und Verdrängung sind überlagert. Reale Gase haben nur bei seeeeehr geringen Drücken idealen Charakter. Alle anderen Gase sind eben reale Gase.
Es gibt viele Methoden, diese anzunähern. Van der Waals ist eine davon. Der "Realgas-Faktor" (anderswo auch als Kompressibilität bezeichnet) ist auch eine Methode. Dieser ist für ein konkretes Gas mit entsprechendem Aufwand zu ermitteln. Wir reden hier aber von beliebigen Konstellationen von O2, He, N2 (und ggf. H2).
Wer sollte so ein Tabellenwerk erstellen? Aus Jux und Dollerei? Ist zu teuer.
Kommerziell? Dann sind die Tabellen zu teuer dafür, dass es sowieso keiner kauft.


Gut Luft

FANATIC DIVER

Ich rechne das jetzt nicht nach, und denke auch weiterhin, dass die Verwendung molarer Volumen/Massen gegenüber simpler Dichtewerte
http://de.wikibooks.org/wiki/Tabellensammlung_Chemie/_Dichte_gasförmiger_Stoffe
das Ganze nur unnötig verkompliziert.
Auch würde ich nachprüfen, ob die Genauigkeitsangaben der Waage (über den gesamten Messbereich und Messvorgang und unter den gegebenen Randbedingungen, und mit welchem Aufwand..) so zu garantieren sind.

Unabhängig davon finde ich es gut, dass du dich nun von der bisherigen Methode gelöst hast, eine druckmäßige Füllvorschrift durch Umrechnung der Teildrücke in Teilmassen zu kopieren... Die Endmasse zu ermitteln, daraus die Teilmassen, und dann einfach rein massemäßig zu füllen, ist sicher der richtigere Weg. Man braucht noch nicht einmal "VdW" zu bemühen, lediglich der Enddruck stimmt dann ggf. nicht, aber das bekommt man mit etwas Erfahrung auch hin.

Bliebe die Frage der Praktikabilität und des Aufwandes.

..habe es doch mal durchgetippt:

„112.30 * 15.99 *2 = 3591,35 g Sauerstof
44,22 * 4,00 = 176,88 g Helium
67,38 * 14,00 *2 = 1886,64 g Stickstoff
Summe = 5645,8 g“

Mal nachrechnen, mit den Dichten aus http://de.wikibooks.org/wiki/Tabellensammlung_Chemie/_Dichte_gasförmiger_Stoffe

O2: 3591/1.429=2513l
He: 177/0.178=983l
N2: 1887/1.251=1508l
Gesamt: 5004l
Anteile also:
O2: 2513/5004=50%
He: 983/5004=19.6%
N2: 1508/5004=30%.
Kommt anteilsmäßig ja auffallend gut hin.

Womit zugleich aber zu sehen ist, dass es auch einfacher geht:
1. Geschätztes Endvolumen: 20l * 300bar = 6000barl
2. Ein wenig abziehen (genau oder schätzen): Ich hätte 10% abgezogen, also 5400l.
3. Einzelanteile also: 2700l O2, 1080l He, 1620l N2.
4. Aus 1620l N2 ergibt sich 1620*21/79=431l O2-Anteil, also 2051l Luft. Statt 2700l also nur noch 2269l reines O2.
5. Also kommen rein:
- O2: 2269*1.429=3242g
- He: 1080*0.178=192g
- Luft: 2051*1.292=2650g, bestehend aus 2027g N2 und 616g O2.
- Das ergibt eine Gesamtmasse von 6084g.

Und nun vergleichen wir mal mit den „mathlab VdW“-Rechnungen mit molaren Volumen und molaren Massen usw., und man sieht, dass es hier rund 7% mehr Gesamtgasmasse und ebenso rund 7% mehr Teilgasmassen sind, es passt also auch so alles. Nur der Enddruck ist ein wenig höher geworden…
Aber macht ja nichts. Manometer ist ja nicht angeschlossen, wir benutzen ja eine Waage.

[Tipp- und Rundungsfehler vorbehalten.]

Jetzt machst Du genau das, was Du weiter oben verteufelst und stellst fest, dass das nicht sooo falsch ist