Schwere Gase – Schwefelhexafluorid
Wie funktioniert es
Sie wissen vielleicht, dass sich Ihre Stimme wie eine hohe Zeichentrickfigur anhört, wenn Sie ein wenig Helium (He) einatmen, das ebenfalls ein Inertgas ist. Warum passiert das? Schallwellen breiten sich durch Helium viel schneller aus als durch normale Luft. Helium hat eine viel geringere Dichte als normale Luft, nämlich etwa sechsmal weniger.
Sie fragen sich also: „Welches inerte Gas ist etwa sechsmal schwerer als die Luft, die wir atmen, und führt nicht zum Tod, wenn ich es einatme – wie CO oder CO2?“ Schwefelhexafluorid (SF6) ist inert, nicht giftig und kann den Klang Ihrer Stimme beeinträchtigen, wenn es in kleinen Mengen eingeatmet wird (auch hier gilt: Versuchen Sie das nicht zu Hause!). Wenn SF6 eingeatmet wird, sinkt die Tonhöhe der Stimme drastisch. Die Schallgeschwindigkeit in SF6 ist viel langsamer als in der Luft. Der Schall breitet sich in der Luft mit etwa 335 m/s (1100 ft/sec) aus, aber in SF6 sind es nur 120 m/s (394 ft/sec). Andererseits wird eine Heliumstimme mit etwa 900 m/s (2953 ft/sec) gehört. Das ist viel schneller!
Wie bei Helium kann eine von einem Fachmann geschulte Person eine kleine Menge Schwefelhexafluorid einatmen, ohne Schaden zu nehmen, um zu demonstrieren, wie sich der Schall durch ein sehr dichtes Gas ausbreitet. Natürlich sollte keine Menge SF6 ohne entsprechende Schulung und Vorsichtsmaßnahmen verwendet werden.
Sicherheitsinformationen
Auch wenn Helium ein inertes Gas ist, das kurzzeitig ohne Todesgefahr eingeatmet werden kann, empfehlen wir nicht, Helium oder ein anderes Gas als „normale Luft“ einzuatmen. Die Wissenschaftslehrer und Vorführer in diesem Video wurden von Fachleuten geschult. Versuchen Sie dieses Experiment nicht zu Hause (schon aus dem Grund, dass Schwefelhexafluorid (SF6) extrem teuer ist).
Dr. Steve Harris hat eine Menge Erfahrung mit dem Gas in seiner Praxis. Er hat auch ausführlich über SF6 geschrieben und kennt seine Eigenschaften. „Es sollte sicher sein, SF6 so zu inhalieren, wie es die Lehrer in ihren Vorführungen tun, solange Sie Ihre Lungen nicht wiederholt über einen kurzen Zeitraum füllen. Sie müssen sich vor Hypoxie (Sauerstoffmangel) und Ohnmacht in Acht nehmen, aber Sie werden nicht viel Warnung bekommen, weil die menschlichen Hypoxie-Sensoren nicht sehr gut sind. Er fährt fort: „Atmen Sie etwa zehn Atemzüge lang reinen Sauerstoff, bevor Sie das SF6-Gas einatmen. Dann sind Ihre Lungen zu fast 100 % mit Sauerstoff gefüllt. Das bedeutet, dass Sie eine große Reserve gegen einen Blackout haben, wenn Sie den SF6-Gehalt zu hoch ansetzen.“
Wenn Sie Ihre Tests beendet haben, atmen Sie mehrmals langsam und tief ein und aus, um das Gas aus Ihrer Lunge zu entfernen. Hyperventilieren Sie nicht, atmen Sie einfach tief ein und aus. SF6 muss ein paar Mal aus der Lunge gepresst werden, da es so schwer ist.
Real World Applications
SF6 wird häufig in elektrischen Geräten verwendet. Es ist farblos, geruchlos, nicht brennbar und chemisch stabil. Bei Raumtemperatur reagiert es nicht mit anderen Stoffen. Seine Stabilität macht es zu einem nützlichen Element in elektrischen Geräten. SF6 ist ein sehr guter elektrischer Isolator und kann Lichtbögen wirksam löschen oder verhindern, da es keinen Strom leitet. Es ist ein isolierendes und lichtbogenlöschendes Material in Schaltanlagen für Hoch- und Mittelspannungsanwendungen. In elektrischen Energieversorgungssystemen werden Hoch- und Mittelspannungsschaltanlagen eingesetzt, um im Falle eines Fehlers den Strom zum Schutz von Menschen und Geräten zu unterbrechen. Zwischen den Kontakten von Leistungsschaltern in diesen Anlagen können Lichtbögen entstehen. Mit SF6 gefüllte Unterbrecher sind elektrisch isolierend und schützen wirksam vor Lichtbögen.
SF6 wird mit Argon (Ar) gemischt und zur Isolierung von Mehrscheibenfenstern verwendet. SF6 wird in der Metallindustrie beim Gießen von Magnesium verwendet. Augenchirurgen verwenden es als Kühlmittel bei Operationen. SF6 kann als Feuerlöschmittel verwendet werden, da es nicht brennbar und kühlend ist.