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Unter der Diffusion versteht man den Transport von freien Atomen, Molekülen oder Ionen durch einen festen Körper als Folge und in Richtung eines Konzentrationsgefälles (haben wir bereits erwähnt). Das System ist bestrebt einen Ausgleichsprozess durchzuführen.
Wasserdampfdiffusion und Wasserdampfdiffusionswiderstand
In den meisten Fällen spricht man beim Bau von Gebäuden von einer Wasserdampfdiffusion.
Beispiel
Merke
Die Sperrwirkung eines Mediums gegenüber Diffusion wird mit bei Wasserdampf mit der wasserdampfdiffusionsäquivalenten Luftschichtdicke, dem Sd-Wert, beschrieben.
Wasserdampfdiffusionswiderstand: $ s_d = m \cdot \mu $
mit
$ m $ = Schichtdicke
$ \mu $ = Wasserdampfdiffusionswiderstandszahl
Der Wert steht für den Widerstand eines Baustoffs in Beziehung zur Luft. Liegen mehrschichtige Bauteile vor, so werden die sd-Werte schichtweise ermittelt und anschließend addiert.
Beispiel
In der nächsten Tabelle haben wir für dich die notwendigen Größen aufgelistet:
| Baustoff | Schichtdicke [m] | $\mu $- Wert (trocken) | $\mu $-Wert (feucht) | $ s_d = m \cdot \mu $ [m] |
| Gipsputz | 0,01 | 8 | 8 | 0,08 |
| Kalksandstein | 0,175 | 15 | 25 | 2,63 |
| Mineralwolle (Dämmung) | 0,14 | 1 | 1 | 0,14 |
| Klinkerfassade | 0,014 | 50 | 100 | 1,4 |
| $ s_d$-Wert (Summe) | 4,25 | |||
Beispiel
In der folgenden Tabelle haben wir für dich die notwendigen Größen aufgelistet:
| Baustoff | Schichtdicke [m] | $\mu$-Wert (trocken) | $\mu$-Wert(feucht) | $ s_d = m \cdot \mu $ [m] |
| Wellblech | 0,002 | 1.000.000 | 1.000.000 | 2000 |
| Dampfsperre (Bitumen) | 0,004 | 375.000 | 375.000 | 1500 |
| Polystyrol-Dämmung | 0,18 | 80 | 250 | 14,4 |
| Bitumendachbahn (2-lagig) | 0,008 | 10.000 | 80.000 | 640 |
| $ s_d$-Wert (Summe) | 4154,4 | |||
Diese beiden Beispiele mögen dir verdeutlichen, dass sich der $ sd $-Wert durch die richtige Wahl der Baustoffe beeinflussen lässt und die Baustoffe aufeinander abgestimmt werden können.
Stationäre Diffusion, 1. Fick'sches Gesetz
Liegt ein stationärer Zustand (d. h. ein konstanter Konzentrationsunterschied im Zeitverlauf) vor, so können wir den Vorgang der Diffusion mit dem 1. Fick'schen Gesetz beschreiben:
Methode
- $ i $ = Masse des transportierten Stoffes in Bezug auf Zeit $ t $ und durchströmten Querschnitt $ A $ [$ \frac{g}{s \, \cdot \, m^2} $]
- $ m $ = Masse des transportierten Stoffes [g]
- $ t $ = Zeit, Angabe [s]
- $ A $ = durchströmter Querschnitt [m²]
- $ c_1 - c_2 $ = Konzentrationsunterschied [$ \frac{g}{m^3} $]
- $ s $ = Dicke des durchströmten Körpers [m]
- $ D $ = Diffusionskoeffizient [$ \frac{m^2}{s} $]
In der nächsten Abbildung siehst du eine entsprechende Abbildung.
In der Realität liegt aber selten ein zeitlich unveränderlicher Konzentrationsunterschied (d. h. ein konstantes Konzentrationsgefälle) vor. Daher verwendet man für den instationären Transport das 2. Fick'sche Gesetz.
Merke
Beispiel
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