Wie viel Liter sind 5 kg Wasserstoff?

5 kg Wasserstoff: Wie viel Liter sind das? – Ein genauerer Blick

Die Frage, wie viele Liter 5 kg Wasserstoff entsprechen, lässt sich nicht einfach mit einem einzigen Wert beantworten. Die scheinbar einfache Umrechnung von Masse zu Volumen hängt entscheidend vom Druck und der Temperatur des Wasserstoffs ab. Die Aussage “Eine 125-Liter-Flasche kann 5 kg Wasserstoff aufnehmen” ist daher nur unter spezifischen Bedingungen korrekt. Um das genauer zu beleuchten, müssen wir das ideale Gasgesetz berücksichtigen.

Das ideale Gasgesetz (pV = nRT) beschreibt das Verhalten idealer Gase, wobei:

• p der Druck ist
• V das Volumen ist
• n die Stoffmenge (in Mol) ist
• R die ideale Gaskonstante ist
• T die absolute Temperatur (in Kelvin) ist

Um das Volumen von 5 kg Wasserstoff zu berechnen, benötigen wir zunächst die Stoffmenge. Die molare Masse von Wasserstoff (H₂) beträgt ca. 2 g/mol. Daher entsprechen 5 kg (5000 g) Wasserstoff:

5000 g / 2 g/mol = 2500 mol

Setzen wir dies in das ideale Gasgesetz ein, erhalten wir:

V = nRT / p

Um ein konkretes Volumen zu berechnen, müssen wir Druck und Temperatur spezifizieren. Nehmen wir beispielsweise an, der Wasserstoff wird unter Normalbedingungen (Normaldruck: 101325 Pa, Normaltemperatur: 273,15 K) gespeichert. Die ideale Gaskonstante R beträgt 8,314 J/(mol·K). Dann ergibt sich:

V = (2500 mol 8,314 J/(mol·K) 273,15 K) / 101325 Pa ≈ 56,0 m³

Das entspricht 56.000 Litern. Dieser Wert unterscheidet sich deutlich von den zuvor genannten 125 Litern. Der Grund hierfür ist der erheblich höhere Druck in einer typischen 125-Liter-Wasserstoffflasche, welcher die Dichte des Wasserstoffs deutlich erhöht und somit ein kleineres Volumen für die gleiche Masse ermöglicht. Die angegebene Dichte von 0,090 kg/m³ deutet auf einen deutlich geringeren Druck hin, als er in handelsüblichen Druckgasflaschen herrscht.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Die Umrechnung von 5 kg Wasserstoff in Liter ist nur unter Angabe von Druck und Temperatur möglich. Ohne diese Angaben ist die Aussage über das Volumen bedeutungslos. Die Angabe von 125 Litern für 5 kg Wasserstoff gilt nur unter spezifischen, und im Kontext der Aussage nicht genannten, Hochdruckbedingungen. Unter Normalbedingungen würden 5 kg Wasserstoff ein Volumen von ca. 56.000 Litern einnehmen.