luft.htm 07.03.2004  

Inhalt

• Atmosphäre (Zusammensetzung)
• Luftdruck
• Entdeckungsgeschichte der Luft

Atmosphäre (Luft)

Mit dem Begriff Luft bezeichnet man speziell die Gashülle der Erde. Für die Gashüllen von Himmelskörpern verwendet man üblicherweise den Begriff Atmosphäre.

Wegen der Luftbewegung (Wind) auf der Erde ist die Zusammensetzung des Gasgemisches auf der Erde im Wesentlichen ausgeglichen.

Abgesehen davon ist der Wasseranteil der Luft jedoch unregelmäßig hoch, die Luftfeuchtigkeit kann bis 4 Vol.-% betragen und ist stark abhängig von der Lufttemperatur. Daher wird die Zusammensetzung der Luft im trockenen Zustand abgegeben.

Zusammensetzung der Luft

Luftdruck

Luft lässt sich wie alle Gase leicht zusammenzudrücken, sie ist leicht komprimierbar. Da die höheren Luftschichten auf die tiefer liegenden Luftschichten drücken, entsteht ein von der Höhe abhängiger Luftdruck. Außerdem bewirkt die unterschiedliche Aufheizung der Luft bei Tag und Nacht, uber dem Meer und über Land Unterschiede im Luftdruck, die sich im Wetter wiederfinden. Mit der Wetterbeobachtung sind immer Luftdruckmessungen verbunden. Mittelt man über einen langen Zeitraum die Luftdruckschwankungen aus, so erhält man einen Luftdruck in Meereshöhe von p_n=1013,25 hPa, den Normdruck. Zum Vergleich ist es ebenfalls zweckmäßig, eine Normtemperatur festzulegen: Sie beträgt T_n=273,15 K.

Entdeckungsgeschichte der Luft    

Ein Beispiel für eine wissenschaftliche Arbeit  im 16. Jahrhundert

einschließlich seiner Veröffentlichung

Otto von Guericke befasste sich mit der wissenschaftlichen Entdeckung der Eigenschaften von Luft. Er wusste aus den Beobachtungen der Astronomie, dass die Sterne sehr weit entfernt waren und trotzdem gut zu sehen sind. Anderseits bemerkte er, dass beim Blick auf die benachbarten Hügelketten bereits nach kurzer Entfernung die weiter entfernt liegenden Hügel im Dunst verschwanden ( Bemerkung von Unterschieden). 

Daraus schloss er, dass zwischen dem Beobachter auf der Erde und den Sternen im Wesentlichen keine Luft sein konnte ( Arbeitshypothese). 

Um diese Überlegung zu prüfen, benötigte er ein Experiment (Ausschnitt aus der Natur unter kontrollierten Bedingungen).  Erste Versuche ein Vakuum zu erzeugen, in dem er Wasser mit einer schon bekannten Wasserpumpe aus einem Holzfass pumpte, schlugen fehl. Holz war nicht luftdicht, Holz ließ Luft in das Fass eintreten. Er erfand eine Kolben-Luftpumpe aus Metall mit einer Dichtung als Wildleder. Hiermit pumpte er Metallgefäße leer.

Aus den Beobachtungen von Unterschieden zwischen Räumen mit und ohne Luft schloss er auf die Eigenschaften von Luft. Es gelang ihm so, Gase durch ihre allgemeinen Stoffeigenschaften (Masse, Platbedarf, Wärmeenergiegehalt) zu beschreiben. Diese Eigenschaften der Gase führten dann zu den allgemeinen Gasgesetzen und damit zum Verständnis des stofflichen Aufbaus als Diskontinuum.

Hierzu gibt es gesondertes Bild-Material, die für Schülerübungen geeignet sind.

Entdeckungen und Erfindungen müssen auch bekannt gemacht werden, wenn sie für die Menschheit Gewinn bedeuten können. Das geschieht durch eine Veröffentlichung. Das geschieht üblicherweise durch spezielle Berichte an Menschen, die sich mit ähnlichen Dingen befassen. Um jedoch die Aufmerksamkeit  der Allgemeinheit zu erlangen, müssen die auffälligen Besonderheiten hervorgehoben werden. Otto von Guericke ersann eine Reihe von spektakulären "Schauversuchen", von denen die "Magdeburger Halbkugeln" bekannt sind. Die Entdeckung des "Vakuums" als Gegenspieler der "Luft" war so bedeutend, dass sich der deutsche Kaiser den Versuch auf dem Reichstag in Regensburg 1654 vorführen ließ. 

Zweck der Veröffentlichung ist es nicht nur die Aufmerksamkeit der Fachgelehrten zu erhalten, es gilt auch die breite Öffentlichkeit zu informieren. Diese Aufmerksamkeit ist heutzutage nötig, um Forschungsmittel der "öffentlichen Hand" zu erhalten, um die Experimente, Entdeckungen und naturwissenschaftlichen Erkenntnisse weiter voranzutreiben. Das gelingt um so leichter, wenn der Allgemeinheit der Nutzen einer Entdeckung bekannt ist.