Welchen physikalischen Grund gibt es dafür, dass Gasfeuerzeuge bei Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt oft nicht mehr funktionieren?

Der physikalische Hauptgrund dafür, dass Gasfeuerzeuge (meist Einwegfeuerzeuge oder nachfüllbare Standardmodelle) bei Kälte nicht mehr funktionieren, liegt am Siedepunkt des verwendeten Brennstoffs und dem daraus resultierenden Dampfdruck.

Hier ist die detaillierte Erklärung:

1. Der Siedepunkt von Butan

Die meisten herkömmlichen Feuerzeuge sind mit Butan gefüllt (oft n-Butan oder Isobutan).

• Der Siedepunkt von n-Butan liegt bei etwa -0,5 °C.
• Der Siedepunkt von Isobutan liegt bei etwa -11,7 °C.

Das bedeutet: Sobald die Temperatur des flüssigen Gases im Feuerzeug unter diesen Siedepunkt fällt, hört das Butan auf zu verdampfen. Es bleibt im Inneren des Gehäuses flüssig wie Wasser.

2. Fehlender Dampfdruck

Damit ein Feuerzeug funktioniert, muss beim Drücken des Hebels Gas aus dem Ventil strömen. Dies geschieht nur, wenn im Inneren ein höherer Druck herrscht als in der Umgebung (der sogenannte Dampfdruck).

• Bei Zimmertemperatur steht das flüssige Butan unter Druck und möchte gasförmig werden. Sobald das Ventil öffnet, "schießt" das Gas heraus.
• Nähert sich die Temperatur dem Gefrierpunkt (0 °C), sinkt der Dampfdruck von n-Butan massiv ab.
• Liegt die Temperatur unter dem Siedepunkt, ist der Druck im Inneren des Feuerzeugs gleich oder sogar niedriger als der äußere Luftdruck. Es strömt kein Gas mehr aus dem Ventil – selbst wenn man den Drücker betätigt, hört man kein Zischen und es entsteht keine Flamme.

3. Warum funktionieren Camping-Gaskocher im Winter besser?

Vielleicht hast du bemerkt, dass Gaskartuschen für den Wintereinsatz oft auch bei -20 °C noch funktionieren. Das liegt an der Gasmischung:

• Diesen Kartuschen wird Propan beigemischt.
• Propan hat einen Siedepunkt von etwa -42 °C.
• Propan sorgt also auch bei extremer Kälte für genügend Druck in der Flasche, um das Gasgemisch herauszudrücken.

Warum wird kein reines Propan in Feuerzeugen verwendet? Propan baut bei Zimmertemperatur einen viel höheren Druck auf als Butan. Die dünnen Plastikgehäuse von Einwegfeuerzeugen würden diesem hohen Druck nicht standhalten und könnten platzen. Butan ist bei normalen Temperaturen deutlich sicherer und einfacher zu lagern.

4. Der "Trick" in der Praxis

Wenn ein Feuerzeug im Winter nicht funktioniert, ist es physikalisch nicht "kaputt". Es ist lediglich zu kalt.

• Lösung: Man muss es für einige Minuten in der geschlossenen Faust oder nah am Körper (Hosentasche) erwärmen. Sobald die Flüssigkeit im Inneren wieder deutlich über den Siedepunkt erwärmt wird, baut sich der nötige Dampfdruck auf und das Feuerzeug zündet wieder einwandfrei.

Zusammenfassend:

Das Problem ist der Phasenübergang. Bei Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt fehlt die notwendige thermische Energie, um das flüssige Butan in den gasförmigen Zustand zu versetzen, der für die Verbrennung nötig ist.