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Gas-Rechner

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Gas-Rechner

Wie viel Sauerstoff passt in den Raum, wie heiß wird die Mischung, und wann wird aus CO₂ plötzlich Trockeneis? Gerechnet wird mit den Konstanten und Kurven aus dem Spielcode.

Werte aus Spielversion 0.2.6428 R = 8,3144 J/(mol·K) 1 Spieltakt = 0,5 s 1 Zelle = 8000 L

Der Rechner braucht JavaScript. Ohne läuft hier nur die Lüftung.

Eingaben

Gesucht ist

Druck p

Volumen V

Temperatur T

Stoffmenge n

mol

Gasart (für Masse und Wärme)

Druck p–

Masse–g

Wärmekapazität–J/K

Innere Energie–kJ

Entspricht–Zellen

So wird gerechnet

p · V = n · R · T

R = 8,3144 J/(mol·K) · 1 kPa · 1 L = 1 J

m = n · M · U = n · c · T

R = 8,3144 ist der Wert aus dem Spielcode. Weil 1 kPa · 1 L genau 1 J ist, passen kPa, Liter und mol ohne Umrechnung zusammen. Die Molmassen sind Spielwerte und teils absichtlich schräg: Stickstoff wiegt im Spiel 64 g/mol.

Zuläufe

Zielvolumen = Summe der Zulauf-Volumina

Zielvolumen

Mischtemperatur–°C

Enddruck–kPa

Stoffmenge gesamt–mol

Zielvolumen–L

Zusammensetzung der Mischung
Gas	mol	Anteil	Partialdruck

So wird gerechnet

T = Σ(n · c · T) / Σ(n · c)

p = n · R · T / V

Jedes Gas trägt im Spiel die Energie n · c · T. Beim Mischen wird nur addiert, dann durch die gesamte Wärmekapazität geteilt. Wasserdampf mit c = 72 bestimmt die Temperatur deshalb stärker als Stickstoff mit 20,6.

Raum und Ziel

Raumgröße

Eine Rasterzelle (2 × 2 × 2 m) fasst 8000 L. Maße nachzählen, nicht schätzen.

Zieldruck

Temperatur

O₂-Anteil

Füllgas (Rest)

Behälter

Fülldruck je Behälter

Temperatur im Behälter

Befüllen mit

Druck an der Quelle

Temperatur an der Quelle

Eigene Förderrate

mol/s

Gas gesamt–mol

Sauerstoff–mol

Füllgas–mol

Behälter O₂–

Behälter Füllgas–

Füllzeit (Näherung)–

So wird gerechnet

n = p · V / (R · T)

Behälter = aufrunden(n / n je Behälter)

Volumenpumpe: n je Takt = p_Quelle · L / (R · T_Quelle)

Behälter zählen bei vollständiger Leerung, etwa mit einer Pumpe – ein Kanister am Port gleicht nur bis zum Raumdruck aus. Die Füllzeit setzt einen konstanten Quelldruck voraus und ist deshalb eine Näherung.

Atmosphäre

Gesamtdruck

Temperatur

Vorlage

Zusammensetzung (Molanteile)

–

So wird gerechnet

Lunge: Wirkungsgrad = p(O₂) / 16 kPa, höchstens 150 %

Gifte = p(Pollutant + Volatiles + Hydrazin + Silanol + HCl): Warnung ab 0,5 kPa, Schaden ab 1 kPa

N₂O betäubt ab 5 kPa · Druck sicher 20–608 kPa · Lunge leidet unter −10 °C und über 50 °C

Alle Grenzen stammen aus dem Spielcode des Menschen (Lunge, Atemzustand, Statusanzeige). CO₂ ist im Spiel kein Gift und senkt den O₂-Partialdruck nicht – entscheidend ist nur, wie viel kPa Sauerstoff wirklich da sind.

Füllung

Brennstoff

Oxidator

Teile Brennstoff

Teile Oxidator

Inertgas

Anteil Inertgas

Fülldruck

Starttemperatur

Volumen

Ofen und fortschrittlicher Ofen: 1000 L Brennraum.

Endtemperatur–°C

Enddruck–kPa

Freigesetzte Energie–kJ

Verbrannter Brennstoff–mol

Brenndauer bis 99 % (Näherung)–

Gas-Generator (Vanilla)–W

Gase vor und nach dem Brand
Gas	vorher mol	nachher mol	Partialdruck

Ofen-Check mit dem Endzustand

Temperatur- und Druckfenster aus den Rezeptdaten des Spiels. Geprüft wird der Zustand direkt nach dem Brand, ohne Wärmeverlust an Ofenwand und Umgebung.

Ofen-Check mit dem Endzustand
Barren	Ofen	Temperatur	Druck	Status

So wird gerechnet

E = Enthalpie(Brennstoff) · Faktor(Oxidator) · n verbrannt (CH₄ 286 kJ, H₂ 306 kJ je mol; O₂ ×1, N₂O ×2, O₃ ×2)

T_Ende = (Σ n · c · T_Start + E) / Σ(n · c)_Produkte

je Takt brennt der Anteil (0,05 + 1 / (k · (T + 273,15))^e) / 5

Die Verteilung mehrerer Oxidatoren auf die Brennstoffe läuft wie im Spiel. Phasenwechsel (Dampf kondensiert beim Abkühlen) und Wärmeverluste sind nicht eingerechnet – der Wert ist der heißeste Punkt direkt nach dem Brand.

Gas und Bedingungen

Gas

Gesamtgasdruck

Das Spiel prüft gegen den Gesamtdruck der Atmosphäre, nicht gegen den Partialdruck.

Temperatur

Zustand–

Siedetemperatur bei diesem Druck–°C

Dampfdruck bei dieser Temperatur–kPa

Gefrierpunkt–°C

Kritische Temperatur–°C

Mindestdruck für Flüssigkeit–kPa

Logarithmische Druckachse. Türkis: Verdampfungskurve des Spiels, gelb gestrichelt: Gefrierpunkt, grau gestrichelt: kritische Temperatur. Der orange Punkt ist dein Zustand.

So wird gerechnet

p_Dampf = A · T^B (A und B je Gas aus dem Spielcode)

kondensiert, wenn p ≥ p_min und T < T_Siede(p) · gefriert, wenn p ≥ 6,3 kPa und T ≤ T_Gefrier

Siedepunkte werden zwischen Gefrierpunkt und kritischer Temperatur begrenzt, genau wie im Spiel. Eis entsteht in einer Zelle oder einem Rohrnetz erst ab 50 mol des Gases.

Gase im Spiel

Spielwerte aus Version 0.2.6428. Siedepunkt bei 1 atm (101,325 kPa); „sublimiert“ heißt: bei 1 atm gibt es keine Flüssigkeit.

Gase im Spiel
Gas	c J/(mol·K)	M g/mol	Verdampfung J/mol	Siede bei 1 atm °C	Gefrier °C	Kritisch °C	p_min flüssig kPa	Rolle

Volumen und Höchstdrücke

Volumen und Höchstdrücke
Objekt	Volumen V	Höchstdruck	mol bei p_max, 20 °C

Was Wände aushalten

Was Wände aushalten
Bauteil	Druckdifferenz

Gezählt wird die Differenz zwischen beiden Seiten. Ab 80 % des Werts gilt das Bauteil als belastet. Gegen Vakuum heißt das: Eisenwand und Glastür nicht über 160 kPa fahren, wenn sie lange halten sollen.

Verbrennung im Spiel

Verbrennung im Spiel
Reaktion	Produkte	Wärme je mol Brennstoff

Alle Werte aus Stationeers 0.2.6428 (Spielcode, Prefabs, Welt- und Rezeptdaten). Neue Spielversion? Dann wird nachgerechnet.