Diese Website verwendet Cookies, um Ihnen die bestmögliche Erfahrung auf unserer Website zu bieten. Datenschutz-Erklärung
Berechnung der Energieänderung
Betrachten wir die Verringerung des Dampfdrucks. Wir können mit dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik eine Energieänderung berechnen, die durch eine Druckänderung verursacht wird. U ist dabei die Energie in einem System. Berechnen wir also die Änderung von U, wenn sich das Volumen bei konstantem Druck ändert. Nehmen wir an, dass keine Wärme hinzugefügt oder entfernt wird, ist die Gleichung dafür:
dU stellt eine kleine Änderung der Energie dar und dV eine kleine Änderung des Volumens. Die Beziehung zwischen Druck und Volumen, also das ideale Gasgesetz, ist
n ist hier die Molzahl von Gas, R ist die Gaskonstante (8,31 J / Mol K) und T die Temperatur des Gases in Kelvin. Wir können das ideale Gasgesetz differenzieren, um dV zu erhalten:
In Kombination mit dem ersten Gesetz erhalten wir:
Jetzt benötigen wir die Energie, die erforderlich ist, um vom Dampfdruck des reinen Wassers im Glas (Sättigungsdampfdruck oder p0), zum Dampfdruck des Wassers im Schwamm zu kommen:
Das Verhältnis p/p0 wird als Wasseraktivität (Aw Wert) bezeichnet, wenn es um das Wasser im Schwamm oder Wasser in Lebensmitteln oder in anderen Feststoffen oder Flüssigkeiten geht. Wir bezeichnen sie als relative Luftfeuchtigkeit, wenn wir sie auf Wasser in der Luft auftragen und mit 100 multiplizieren, um einen Prozentwert zu erhalten. Das Verhältnis U/n ist die Energie pro Mol Wasser und wird als Wasserpotential bezeichnet – mit dem Symbol Ψ. Das Wasserpotential wird in den Einheiten Joules / Mol angegeben. Mit dieser Substitution gelangen wir schließlich zu der Gleichung, die die Energie des Wassers im Schwamm und seine Wasseraktivität bestimmt:
Die Gleichung bedeutet, dass wir den Energiezustand des Wassers in einem Produkt entweder als Wasserpotential oder als Wasseraktivität ausdrücken können. Einige Gebiete der Wissenschaft nutzen das Wasserpotential, andere wiederum die Wasseraktivität. Einige verwenden die molekulare Depression oder Osmolalität – alles gleichwertige Konzepte. Jedes hat seine Vor- und Nachteile, alle Maßnahmen behandeln den Energiezustand des Wassers und fußen auf einer starken theoretischen Grundlage. Die Wasseraktivität ist die in der Lebensmittelwissenschaft und -technik am häufigsten verwendete Maßnahme.