Schwitzwasser und überhitzter Dampf

Es ist ein grauer, trüber Dezembermorgen. Ich will mich vergewissern, ob es sich empfiehlt, den Pelz anzuziehen. Doch die Aussicht auf das Thermometer ist mir versperrt. Die Fenster sind beschlagen. Natürlich ist diesem Übelstand rasch abzuhelfen. Man wischt die feinen Wassertröpfchen ab. Doch es ist nur ein vorübergehender Erfolg, bald erscheinen sie wieder. An sich eine Erscheinung, die jeder Mensch, der jemals hinter Glasfenstern gewohnt hat, kennt; und eben darum eine Erscheinung, über die sich kaum jemand den Kopf zerbricht. Woher kommen die winzigen feinen Wassertröpfchen? Ein Zeichen, dass ›draußen nasse Luft ist‹, wie neulich tiefsinnig jemand bemerkte, sind sie zweifellos nicht, denn sie haften nicht außen, sondern innen an den Scheiben. Das Wasser, das sie gebildet hat, muss also im Zimmer gewesen sein. Und das ist auch in der Tat so. Im Zimmer waren die Tröpfchen in Form von Wasserdampf vorhanden. Und woher dieser stammt? Nun, er ist an sich fast stets in der Luft, außerdem atmen die Menschen ihn aus, die Gasflammen erzeugen ihn beim Brennen, aus der Wasserflasche, aus etwa feuchten Wänden usw. bildet er sich durch langsame Verdunstung. Und je wärmer die Luft ist, desto mehr kann verdunsten. Das ist ein unveränderliches Naturgesetz, dass die Löslichkeit einer Substanz mit zunehmender Temperatur wächst. Im heißen Kaffee schmilzt der Zucker schneller als im kalten Wasser, und nicht nur schneller, es löst sich auch mehr darin. Man meint vielleicht, man könne beliebig viel Zucker oder Salz oder dgl. ins Wasser tun, es würde sich auf jeden Fall lösen. Keineswegs. Eine gewisse Quantität Wasser hat nur ein ganz bestimmtes Aufnahmevermögen, nur durch Erwärmung kann ich es steigern, anderseits durch Abkühlung verringern. Wenn nun in einem Glas Wasser gerade so viel Salz gelöst ist, als sich in ihm bei der betreffenden Temperatur eben zu lösen vermag, so spricht man sehr hübsch drastisch von einer ›gesättigten‹ Lösung. Das Wasser ist satt, es mag nicht mehr. Was nun, wenn ich es abkühle? Dann beginnt sofort eine Ausscheidung. Ein Teil der vorher gelösten Substanz geht wieder in feste Form über. Diese Erscheinung gibt einen Weg an, um künstlich Kristalle zu erzeugen. Wenn man zum Beispiel von dem bekannten blauen Kupfervitriol im warmen Wasser durch Einwerfen recht vieler Stücke eine gesättigte Lösung herstellt und dann die blaue Flüssigkeit in ein Glas gießt und erkalten lässt, so kann man die allmähliche Bildung von wunderschön geformten prächtig blauen Kristallen mit glänzend scharfen Flächen verfolgen.

Was das mit meiner beschlagenen Fensterscheibe, von der ich erst erzählte, zu tun hat? Sehr viel. So gut, wie ich nämlich feste Körper in Flüssigkeiten auflösen kann, kann ich auch Flüssigkeiten in Gasen auflösen, nur dass dieser Ausdruck meinen Lesern weniger geläufig sein wird. In der Luft löst sich Wasser in gasförmigen Zustand allmählich auf (wir sagen ›verdunstet‹). Aber auch das nicht unbeschränkt, sondern innerhalb bestimmter, von der Natur unabänderlich fest vorgeschriebener Grenzen. Schließlich tritt auch hier eine Sättigung ein. Kühle ich warme, mit Wasserdampf gesättigte Zimmerluft plötzlich ab, so muss sich eine gewisse Menge des Wasserdampfes wieder in flüssiges Wasser zurückverwandeln. In der Praxis des täglichen Lebens geht die Abkühlung in der Regel von den Fensterscheiben aus. Diese dünnen Glaswände werden durch die kalte Außenluft stark abgekühlt, und wenn an ihnen innen die warme Zimmerluft entlang streicht, sondert sich der Wasserdampf in feinen Tropfen als flüssiges Wasser an den Scheiben ab. Hätten wir eiserne Fensterrahmen, statt wie üblich hölzerne, dann würden diese als gute Wärme-, das heißt in diesem Falle als gute Kälteleiter gleichfalls beschlagen. Wer einmal ein Gewächshaus, bei dem die Glasscheiben in Eisenrahmen statt in Holz eingebettet sind, beobachtet hat, wird wissen, wie stark unter Umständen diese ›Kondensation‹, zu deutsch ›Schwitzwasser- oder Niederschlagwasserbildung‹ ist. In aus Glas und Eisen erbauten Hallen (Markthallen, Ausstellungshallen) kann auf diese Weise mitunter direkt eine Art künstlicher Regen erzeugt werden, ›es regnet durch‹ lautet dann wohl das Urteil Uneingeweihter. Die Erfinderwelt ist denn auch darauf bedacht gewesen, diesem Übelstand zu begegnen.

Im Privatleben leiden zur kalten Jahreszeit alle unglücklichen Brillen- und Klemmerträger unter derselben Naturerscheinung. Die kleinen kalten Glasscheiben, in warme, wasserdampferfüllte Räume gebracht, laufen an. Wenn die Herren im Vorraum eines Lokales gewohnheitsmäßig das Glas abnehmen und anhauchen und wieder abputzen, so nützt der Hauch an sich und das Putzen nichts, sondern die mit dem Hauch verbundene Erwärmung des Glases. Wenn man ein Fahrrad, das man draußen in der Kälte gefahren hat, in die warme Wohnung bringt, geschieht wiederum dasselbe: es beschlägt. Wenn das der Besitzer nicht in Rücksicht zieht und nicht alsbald mit einem Läppchen das Schwitzwasser abwischt, so ist damit die erste Vorbedingung für das Verrosten gegeben.

Auch bei großen haustechnischen Anlagen macht die Schwitzwasserbildung oft Kopfzerbrechen. Das berüchtigte Knallen älterer Dampfheizungsanlagen ist darauf zurückzuführen. Der Dampf, der durch die Röhren streicht, verdichtet sich mit zunehmender Abkühlung teilweise zu Wasser, es bildet sich schließlich eine ganze Menge fließendes Wasser, das dem Gesetz der Schwere folgend, von oben nach unten läuft, dem Dampfstrom entgegen. An irgendeiner Biegung versperrt es schließlich dem Dampf den Weg, dieser packt es und schleudert es mit gewaltiger Kraft durch die Röhren wieder empor, was einen schussähnlichen Knall veranlasst, der durch das ganze Haus zu hören ist. Um dieser Erscheinung abzuhelfen, werden neuerdings Kondenswasserabscheider in die Leitungen eingebaut. Ein anderes Mittel, das aber bei Heizanlagen aus heiztechnischen Gründen weniger Verwendung findet, besteht in der ›Überhitzung‹ des Dampfes. Auf• gewöhnliche Weise erzeugter Dampf wird künstlich auf höhere Temperatur gebracht und so in die Röhren geleitet. Dann dauert es natürlich länger, bis er sich wieder so weit abgekühlt hat, dass er Schwitzwasser bildet.

In der Dampfmaschinentechnik wird von der Überhitzung jedoch neuerdings sehr ausgedehnter Gebrauch gemacht. Denn auch hier ist die Bildung von Kondenswasser sehr unerwünscht, mitunter sogar gefährlich. Wenn sich im Zylinder einer Dampfmaschine Wasser abscheidet, so kann das unter Umständen schwere Betriebsstörungen zur Folge haben, denn Dampf ist zwar elastisch, aber Wasser nicht. Aus diesem Grund muss eine Dampfmaschine immer erst ›angewärmt‹ werden, ehe man sie, wenn sie nur zuvor kalt dagestanden hat, in Betrieb setzt, denn der erste eingelassene Dampf kondensiert, man öffnet dann kleine, hierfür vorgesehene Hähne und lässt das Wasser ablaufen, läuft keines mehr, haben sich die inneren Teile also auf Dampftemperatur erhitzt, dann kann die Maschine in Gang gesetzt werden.

Was man in der Maschine nicht wünscht, die Umwandlung des Dampfes in Wasser, ist anderseits sehr erwünscht, sobald der Dampf seine Arbeit verrichtet hat. Man will ihm dann wieder in Wasser verwandeln, um dieses von neuem den Kesseln zuführen zu können, weil das aus Dampf gebildete Kondenswasser keine Bestandteile mehr enthält, die zu Kesselsteinbildung führen. Um diesen Zweck zu erreichen, wird der aus der Maschine kommende Dampf durch die verschiedensten Mittel kräftig abgekühlt, die diesem Zweck dienende Anlage nennt man kurz ›Kondensation‹.

Bei der Verwandlung von Dampf in Wasser tritt außerdem noch eine andere willkommene Erscheinung auf: die Verflüssigung bewirkt im geschlossenen Raum gleichzeitig eine Luftverdünnung. Das erscheint nicht weiter wunderbar, wenn man bedenkt, dass Dampf mehr Platz beansprucht wie die ihm entsprechende Menge Wasser. Zwinge ich also den Dampf, durch starke Abkühlung zu Wasser zu werden, und lasse ich keine Luft von außen zu, so entsteht ein luftverdünnter Raum, ein Vakuum. Während also auf der einen Seite der Dampfmaschine der durch Hitze erzeugte Wasserdampf presst, saugt auf der anderen die Kondensation, so dass letztere Anlage gleichzeitig die Leistungsfähigkeit der Maschine erhöht.

Einen Fall, wo sich die Schwitzwasserbildung wiederum sehr unangenehm bemerkbar macht, bilden die Kühlanlagen. Jede Hausfrau wird wissen, dass im Inneren der Eisschränke, wo gar kein Eis hinkommt, sich leicht Wasserbeschlag bildet, der unter Umständen für die aufbewahrten Gegenstände schädlich wird. Das Gleiche tritt ein, wenn man Kühlanlagen im Großen herstellt. Wollte man zum Beispiel durch die Röhren einer gewöhnlichen Zentralheizung im Sommer stark abgekühlte Luft leiten, um auf diese Weise die Zimmer abzukühlen, so würden sich bald unter den Heizkörpern Pfützen bilden, und wenn man die Abkühlung sehr weit treibt, würden die Röhren mit Eis beschlagen, ähnlich wie an den Fenstern bei sehr strenger Kälte das Schwitzwasser zu Eis, Eisblumen, wird.

Das alles, lieber Leser, sind keine interessanten technischen Probleme, aber treffliche Beispiele, wie tief eine fast unbeachtete Naturerscheinung in das tägliche Leben und auch in das technische Leben eingreift, und welche Schwierigkeiten und Hindernisse eben durch solche scheinbare Kleinigkeiten erwachsen.