Siedepunkt unter Vakuum berechnen
Bei welcher Temperatur siedet eine Flüssigkeit bei einem bestimmten Vakuum — oder welches Vakuum brauchen Sie, damit sie bei einer gewählten Temperatur siedet? Für Vakuumdestillation, Rotationsverdampfer, Vakuumtrocknung, Entgasen und Gefriertrocknung.
Wie der Siedepunkt vom Druck abhängt
Eine Flüssigkeit siedet, wenn ihr Dampfdruck dem Druck über ihr entspricht. Auf Meereshöhe sind das 1013,25 mbar, daher siedet Wasser bei 100 °C. Im Vakuum muss die Flüssigkeit nur einen niedrigeren Dampfdruck erreichen — und damit eine niedrigere Temperatur. Deshalb lassen sich Lösemittel im Vakuum schonend verdampfen, wärmeempfindliche Produkte trocknen und Kälteanlagen entfeuchten.
Für die meisten Flüssigkeiten folgt der Zusammenhang der Antoine-Gleichung (Koeffizienten für Hunderte Stoffe stehen im NIST Chemistry WebBook):
Nach T aufgelöst ergibt sich der Siedepunkt beim Druck p. Für Wasser nutzt der Rechner die genauere IAPWS-Sättigungskurve; unterhalb des Tripelpunkts (6,117 mbar / 0,01 °C) wechselt er auf die Sublimationskurve von Eis — entscheidend bei der Gefriertrocknung und beim tiefen Evakuieren von Kälteanlagen.
Siedepunkt von Wasser in Abhängigkeit vom Druck
| Druck (mbar abs) | kPa | Torr | Siedepunkt °C |
|---|---|---|---|
| 1.013,25 | 101,3 | 760,0 | 100,0 |
| 800 | 80 | 600,0 | 93,5 |
| 600 | 60 | 450,0 | 85,9 |
| 500 | 50 | 375,0 | 81,3 |
| 400 | 40 | 300,0 | 75,9 |
| 300 | 30 | 225,0 | 69,1 |
| 200 | 20 | 150,0 | 60,1 |
| 150 | 15 | 112,5 | 54,0 |
| 100 | 10 | 75,0 | 45,8 |
| 80 | 8 | 60,0 | 41,5 |
| 60 | 6 | 45,0 | 36,2 |
| 50 | 5 | 37,5 | 32,9 |
| 40 | 4 | 30,0 | 29,0 |
| 30 | 3 | 22,5 | 24,1 |
| 23,4 | 2,34 | 17,6 | 20,0 |
| 20 | 2 | 15,0 | 17,5 |
| 15 | 1,5 | 11,3 | 13,0 |
| 12,3 | 1,23 | 9,2 | 10,0 |
| 10 | 1 | 7,5 | 7,0 |
| 8 | 0,8 | 6,0 | 3,8 |
| 6,1 | 0,61 | 4,6 | -0,0 * |
| 4 | 0,4 | 3,0 | -5,1 * |
| 2 | 0,2 | 1,5 | -12,9 * |
| 1 | 0,1 | 0,8 | -20,3 * |
* Unterhalb des Tripelpunkts (6,117 mbar) gibt es kein flüssiges Wasser; angegeben ist die Sublimationstemperatur von Eis. Die vollständige Tabelle finden Sie in der Dampfdrucktabelle Wasser.
Siedepunkte von Lösemitteln bei vermindertem Druck (°C)
| Druck (mbar) | Wasser | Ethanol | Methanol | Isopropanol (IPA) | Aceton | n-Hexan | Toluol |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.013,25 | 100,0 | 78,3 | 64,5 | 82,3 | 56,2 | 68,7 | 110,6 |
| 500 | 81,3 | 61,5 | 47,6 | 65,6 | 36,9 | 47,8 | 87,5 |
| 200 | 60,1 | 42,2 | 28,2 | 46,5 | 15,5 | 24,8 | 61,9 |
| 100 | 45,8 | 29,3 | 15,2 | 33,6 | 1,5 | 9,8 | 45,3 |
| 50 | 32,9 | 17,5 | 3,4 | 22,0 | -11,0 | -3,5 | 30,5 |
| 20 | 17,5 | 3,5 | -10,6 | 8,1 | -25,5 | -18,9 | 13,2 |
| 10 | 7,0 | -6,1 | -20,1 | -1,3 | -35,2 | -29,2 | 1,7 |
Werte außerhalb des Gültigkeitsbereichs der Antoine-Koeffizienten sind extrapoliert und weniger genau.
Quellen & weiterführende Literatur
- IAPWS. SR1-86(1992): Revised Supplementary Release on Saturation Properties of Ordinary Water Substance. International Association for the Properties of Water and Steam. Gleichung für den Sättigungsdampfdruck von flüssigem Wasser.
- W. Wagner & A. Pruss. The IAPWS Formulation 1995 for the Thermodynamic Properties of Ordinary Water Substance for General and Scientific Use. J. Phys. Chem. Ref. Data 31, 387 (2002). Referenz-Zustandsgleichung für Wasser.
- D. M. Murphy & T. Koop. Review of the vapour pressures of ice and supercooled water for atmospheric applications. Q. J. R. Meteorol. Soc. 131, 1539 (2005). Sublimationsdruck über Eis unterhalb von 0,01 °C.
- NIST. NIST Chemistry WebBook, SRD 69. National Institute of Standards and Technology. Antoine-Koeffizienten und Phasenübergangsdaten für Lösemittel.
Häufige Fragen
Bei welcher Temperatur siedet Wasser im Vakuum?
Das hängt vom Druck ab. Bei 200 mbar siedet Wasser bei etwa 60 °C, bei 100 mbar bei etwa 46 °C, bei 23,4 mbar bei 20 °C und bei 10 mbar bei etwa 7 °C. Unterhalb von 6,1 mbar (611,7 Pa, dem Tripelpunkt) kann flüssiges Wasser nicht existieren — Eis geht dann direkt in Dampf über (Sublimation).
Kann Wasser bei Raumtemperatur sieden?
Ja. Wasser siedet bei 20 °C, wenn der Absolutdruck auf 23,4 mbar (2,34 kPa, 17,5 Torr) sinkt. Jede Vakuumpumpe, die deutlich unter 20 mbar kommt, bringt Wasser bei Raumtemperatur zum Sieden.
Warum siedet Wasser im Vakuum bei niedrigerer Temperatur?
Eine Flüssigkeit siedet, wenn ihr Dampfdruck dem umgebenden Druck entspricht. Sinkt der Umgebungsdruck, erreicht die Flüssigkeit diesen Punkt schon bei niedrigerer Temperatur — zum Verdampfen wird also weniger Wärme benötigt.
Welches Vakuum brauche ich für Vakuumdestillation oder Rotationsverdampfer?
Eine gängige Faustregel ist die „Delta-20-Regel“: Heizbad etwa 20 °C über der gewünschten Dampftemperatur, Kühler etwa 20 °C darunter. Mit dem Modus Temperatur → Druck finden Sie das Vakuum, bei dem Ihr Lösemittel bei der Zieltemperatur (meist 30–40 °C) siedet.
Wie genau ist dieser Siedepunkt-Rechner?
Für Wasser werden die IAPWS-Sättigungsgleichung (flüssig) und die Murphy-Koop-Gleichung (Eis) verwendet, genauer als 0,1 °C. Andere Flüssigkeiten nutzen veröffentlichte Antoine-Koeffizienten, typischerweise auf 1 °C genau im angegebenen Temperaturbereich. Gelöste Stoffe, Gemische und Siedeverzug werden nicht berücksichtigt.
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