Warum befindet sich das Gas im Inneren eines Einwegfeuerzeugs im flüssigen Zustand?

Das Gas in einem Einwegfeuerzeug (meistens Butan oder eine Mischung aus Butan und Propan) ist flüssig, weil es im Inneren des Gehäuses unter hohem Druck steht.

Hier ist die einfache wissenschaftliche Erklärung dafür:

1. Der Zusammenhang zwischen Druck und Siedepunkt

Jeder Stoff hat einen Siedepunkt, an dem er von flüssig zu gasförmig wird. Dieser Siedepunkt hängt jedoch vom Umgebungsdruck ab:

• Bei normalem Luftdruck (ca. 1 Bar) liegt der Siedepunkt von Butan bei etwa -0,5 °C. Das bedeutet, bei Zimmertemperatur wäre es normalerweise gasförmig.
• Erhöht man den Druck, steigt auch der Siedepunkt an.

Im Inneren des Feuerzeugs wird das Gas so stark komprimiert (zusammengedrückt), dass der Druck etwa 2 bis 3 Bar erreicht. Bei diesem Druck liegt der Siedepunkt des Gases deutlich über der Zimmertemperatur. Deshalb bleibt es im Gehäuse flüssig.

2. Warum macht man das? (Der Vorteil)

Der Hauptgrund ist die Energiedichte: Ein Stoff nimmt im flüssigen Zustand viel weniger Platz ein als im gasförmigen. Würde man das Butan im Feuerzeug gasförmig lassen, könnte man nur eine winzige Menge speichern, und das Feuerzeug wäre nach zwei- oder dreimal Zünden leer. Durch die Verflüssigung passt etwa die 250-fache Menge an Brennstoff in das kleine Gehäuse.

3. Was passiert beim Zünden?

Wenn du den kleinen Hebel am Feuerzeug drückst, öffnet sich ein Ventil. Das flüssige Butan kommt mit dem niedrigeren Luftdruck der Umgebung in Kontakt. Da der Druck schlagartig abfällt, sinkt der Siedepunkt sofort wieder auf -0,5 °C. Da es draußen (meistens) wärmer als -0,5 °C ist, „verkocht“ die Flüssigkeit augenblicklich und strömt als Gas aus der Düse, wo es entzündet werden kann.

Zusammenfassend: Das Gas wird unter Druck „gezwungen“, flüssig zu werden, damit man mehr davon auf kleinem Raum speichern kann. Sobald der Druck nachlässt, wird es wieder gasförmig.