Normvolumen

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Das Normvolumen (insbesondere Normkubikmeter, Normliter usw.) ist eine in der Pneumatik, Verfahrens- und Gastechnik gebräuchliche Volumenmaßeinheit zur Beschreibung einer Gasmenge.

Einordnung und Abgrenzung[Bearbeiten]

Historisch bedingt werden Fluidmengen bis heute überwiegend in der Einheit eines Volumens angegeben (das „Auslitern“ war zumindest in der Vergangenheit deutlich einfacher als die Bestimmung der entsprechenden Fluidmasse). Da das Volumen einer bestimmten Gasmasse aber von den Zuständen Druck und Temperatur abhängt, muss bei der Volumenangabe zu einer bestimmten Gasmasse immer auch der zugehörige Druck und die zugehörige Temperatur angegeben werden. Da Gasmengen sonst nicht vergleichbar sind, hat man sich auf verschiedene exakt definierte Bezugszustände, sogenannte Norm- bzw. Standardzustände verständigt.

Bei der Gasmengenmessung sind „Standardbedingungen“, „Normbedingungen“ und „Bezugsbedingungen“ in der Regel synonyme Begriffe. Der Druck und die Temperatur, welche tatsächlich bei einem Gas bzw. Gasprozess vorliegen, werden im Gegensatz zu den Standardbedingungen häufig auch als „Betriebsbedingungen“, der zugehörige Volumenstrom als „Betriebsvolumenstrom“ bezeichnet.

Bei der Verwendung des gleichen Bezugszustandes können (Norm-)Volumen bzw. (Norm-)Volumenstromangaben direkt miteinander verglichen werden. Leider gibt es in der Zwischenzeit eine Vielzahl unterschiedlicher Bezugszustände, wodurch es Missverständnissen und Fehlinterpretationen bei der Angabe von „Normvolumen“ und „Normvolumenströmen“ kommen kann. Deswegen sollte bei Angabe eines standardisierten Volumens stets der zugrundegelegte Standard bzw. die Standardbedingungen genannt werden. Bei der konsequenten Angabe und Verwendung von Gasmassen (und Gasmassenströmen) anstelle von standardisierten Volumen existiert dieses Problem nicht, eine Nennung eines Bezugszustandes ist bei Gasmassen nicht notwendig.

Physikalischer Normzustand[Bearbeiten]

Neben vielen anderen später definierten Standardbedingungen bzw. Bezugszuständen wurden bereits 1940 folgende Standardbedingungen in der DIN 1343 definiert, welche sich weltweit unter dem Begriff „physikalischer Normzustand“ etabliert haben:

  • Standarddruck pn = 101325 Pa = 1013,25 hPa = 101,325 kPa = 1,01325 bar
  • Standardtemperatur Tn = 273,15 K = 0 °C

Angaben wie Normkubikmeter, Normliter, Normkubikzentimeter etc. beziehen sich zumeist auf den „physikalischen Normzustand“ nach DIN 1343, wenngleich dies nicht zwingend der Fall sein muss.

Weitere gängige Bezugszustände bzw. Standardbedingungen bei der Durchflussmessung sind:

• ISO 6358 / ISO 8778 (standard reference atmosphere) pn = 1,0 bar; Tn = 293,15 K

• ISO 2533 pn = 1,01325 bar; Tn = 288,15 K

• DIN 1945 (technischer Normzustand) pn = 1,0 bar; Tn = 293,15 K

Schreibweise[Bearbeiten]

Laut PTB dürfen Einheiten keine Zusatzinformationen über die Art der physikalischen Größe enthalten. Häufig anzutreffende Schreibweisen wie z.B. „Nm³“, „mn³“, „m³(n)“, „nm³“ etc. sind damit unzulässig. Um standardisierte Volumenstromangaben als solche zu kennzeichnen, sollte das zugehörige Formelzeichen entsprechend modifiziert werden. Die DIN 1343 schlägt hierzu den Index 'n' vor (z. B. Vn = …).

Zusammenhang zwischen standardisiertem Volumen eines Gases und seiner Masse[Bearbeiten]

Das standardisierte Volumen lässt sich durch Multiplikation mit der zugehörigen Standarddichte direkt in einen Massenstrom umrechnen. Bei einem idealen Gas berechnet sich die Standarddichte zu: 
\rho_\text {n} = \frac {p_\text {n}} {R_\text {i} \ T_\text {n}}

Hierbei sind:

  •  p_\text {n} und  T_\text {n} der Absolutdruck bzw. die absolute Temperatur der definierten Standard- bzw. Normbedingungen
  •  R_\text {i} die individuelle Gaskonstante des Gases

Über die Gasmasse lassen sich Normvolumen(ströme) mit verschiedenen Bezugsbedingungen ineinander umrechnen. Unter den physikalischen Normbedingungen hat Luft eine Dichte von \varrho = 1,293 kg/m3.