Feuchtigkeit: 14 Fragen und Antworten

Feuchtigkeit oder Feuchte ist ein Zustand, welcher einen höheren Wassergehalt in einem System
(z.B. Gegenstand, Ökosystem) beschreibt.

Was bedeutet Feuchtigkeit: Definition und Bedeutung

Feuchtigkeit ist ein Zustand, in welchem Wasser oder eine andere Flüssigkeit in Berührung mit einem Material, einer Substanz oder einem Gas kommt, sich in diesen Systemen ausbreitet und dadurch deren Beschaffenheit, Struktur oder Oberfläche verändert. Bei einem hohen Wassergehalt in einem System wird Feuchtigkeit zu Nässe.

Der Begriff Feuchtigkeit wird in der Biologie, Ökologie, Hydrologie, Limnologie, Ozeanographie, Geologie und Geografie genutzt, um Gebiete mit hohem Wassergehalt zu beschreiben. In der Klimatologie benutzt man die Humidität, für Klimate mit hohen Niederschlagsmengen.

In der Physik und Chemie ist der Begriff „Feuchtigkeit“ eher unüblich. Stattdessen verwendet man den Begriff „Wassergehalt“, um den Zustand von Feuchtigkeit, mit Zahlen beschreiben zu können. Die Zustandsumkehr, also den Entzug von Wasser aus einem System, bezeichnet man als Entwässerung oder als Trocknung.

Wie entsteht Feuchtigkeit

Der Wassergehalt in der Luft wird als Luftfeuchtigkeit bezeichnet. Die Maßeinheit ist g/m³. Setzt man diese in Bezug zur Kapazität eines Systems wird Luftfeuchtigkeit auch als Sättigungsgrad bzw. Auslastung verstanden. Die Maßeinheit wäre dann Prozent.

Luftfeuchtigkeit entsteht durch Verdunstung, indem Flüssigwasser zu Wasserdampf wird. Dabei ändert Wasser seinen Aggregatzustand. Man unterscheidet drei Zustandsausprägungen der Feuchtigkeit: die absolute, die relative und die maximale Luftfeuchtigkeit.

Was ist der Unterschied zwischen relativer, absoluter und maximaler Feuchtigkeit

Die absolute Luftfeuchtigkeit ist die Wasserdampfmasse pro Luftvolumen. Existiert viel Wasserdampf in der Luft, ist die absolute Luftfeuchtigkeit entsprechend groß.

Eine maximale Luftfeuchtigkeit ergibt sich aus dem Sättigungsdampfdruck des Wassers. Dies ist der Zustand, in welchem der Druck des gasförmigen Wasserdampfes und des flüssigen Wassers gleich groß ist. Sobald der Dampfdruck im Gleichgewicht ist, findet keine Änderung des Aggregatzustandes mehr statt und die maximale Luftfeuchtigkeit für dieses System ist erreicht.

Die relative Luftfeuchtigkeit ist das Verhältnis zwischen der tatsächlichen Luftfeuchtigkeit, also der absoluten – und der maximalen, also dass was im System möglich wäre. Diese wird nun in Prozent angeben.

Sobald die relative Luftfeuchtigkeit bei 100 Prozent liegt, ist für dieses System keine Aggregatzustandsänderung mehr möglich. Man spricht von Sättigung. In der Luft existiert nun allerdings ein fragiler Gleichgewichtszustand zwischen Wasserdampf und Flüssigwasser, welcher durch Temperatur gesteuert wird.

Fällt die Temperatur, beginnt der Wasserdampf in der Luft zu kondensieren. Bei dieser Kondensation wird gasförmiger Wasserdampf wieder zu Flüssigwasser. Es entstehen dadurch Dunst, Nebel und andere Wasserablagerungen.

Durch diese Ablagerungen entstehen Wasserfilme und Bodenfeuchte. Dringt Wasser ins Gestein oder den Erdboden ein, nennt man dies Porenwasser. Besteht ein gewisse Wassergehalt im Holz, nennt man dies Holzfeuchte.

Was sind die physikalische Eigenschaften feuchter Stoffe

Durch Feuchtigkeit verändern Substanzen und Stoffe ihre Struktureigenschaften. Bestimmte Merkmale des Wassers breiten sich dann im ganzen Feuchtsystem aus, wodurch alle feuchten Einzelteile die Wassereigenschaften bis zu einem bestimmten Grad übernehmen können.

Warum kommt es zur Volumenänderung von feuchten Stoffen

Dringt Flüssigkeiten in einen Festkörper ein, kann sich das Volumen des Körpers vergrößern. Man nennt dies Quellung bzw. Aufquellen. Das Gegenteil zur Quellung ist die Schwindung, indem einem Körper das Wasser entzogen wird, nimmt dessen Volumen ab.

Je nachdem, wie widerstandsfähig ein Werkstoff gegenüber Wasser ist, desto weniger Feuchtigkeit dringt in diesen hinein. Die Fähigkeit, Feuchtigkeit abzuweisen – nennt man Quellfestigkeit in der Werkstoffkunde und feuchtigkeitsabweisend in der Alltagssprache.

Wie verändert sich die elektrische Leitfähigkeit der feuchten Materialien

Durch die Hinzugabe von Wasser verändert der Werkstoff außerdem seine elektrische Leitfähigkeit. Feuchte Oberflächen leiten elektrischen Strom, da Wasser ein Ampholyt ist, mit sich selbst reagiert und in der Lage ist, Protonen aufzunehmen und abzugeben. Dieser Überschuss oder die Minderung macht die Wassermoleküle zum Ion (Ladungsträger) mit elektrischer Ladung. Alle feuchten Stoffe übernehmen die Leitfähigkeit des Wassers bis zu einem bestimmten Grad, wodurch die Eigenschaft sich im ganzen Feuchtsystem ausbreitet.

Wie wirkt sich Feuchtigkeit auf Wärmeleitung und Wärmespeicherung aus

Festkörper, Gase und Flüssigkeiten haben eine unterschiedliche Wärmeleitung. Denn Wärme breitet sich in fließenden (fluiden) Systemen besser aus, aufgrund der Gas- bzw. Flüssigkeitsströmung. So erhitzen sich feuchte Stellen, in ihrer Gänze, schneller als trockene. Allerdings kann Wärme in einem System mit größerer Dichte besser gespeichert werden, da Wärme „eingeschlossen“ wird – weshalb feuchte Oberflächen die Wärme nicht lange halten können.

Welche Reibewirkung besteht bei Feuchtigkeit

Der Reibungskoeffizient gibt das Verhältnis zwischen Reibungskraft und Anpresskraft zurück. Auf einer feuchten Oberfläche entsteht ebenfalls Reibung, allerdings wird die Anpresskraft geringer, da Wasser für einen Auftrieb sorgt, welcher den reibenden Körper tragen bzw. schwimmen lässt. Dieses Phänomen lässt sich beim Autofahren auf einer nassen Straße beobachten. Zwischen Autoreifen und Straße schiebt sich ein Wasserfilm, welcher dafür sorgt, dass die Haftung zum Boden schwindet. Das Auto gerät ins Schlittern, was als Aquaplaning bezeichnet wird.

Wie wird Feuchtigkeit gemessen bzw. bestimmt

Bei der Feuchtigkeitsbestimmung gibt es verschiedene Methoden. Durch sogenannte Infrarot-Feuchtemesser lässt sich die Feuchtigkeit einer Substanzprobe bestimmen. Diese Feuchtigkeitsmessgeräte* werden auch im Alltag gebraucht und können von Privatpersonen erworben werden.

Bei der Anwendung der Infrarot-Feuchtmessgeräte werden zwei Prozesse durchlaufen – das Wiegen und das Trocknen. Dazu dringt die Infrarotstrahlung bis zu 1 cm ins feuchte Material ein. Dabei wird Lichtenergie in Wärmeenergie gewandelt, welche den feuchten Werkstoff trocknet. Der Feuchtigkeitsgrad wird dadurch bestimmt, dass die zuvor feuchte und nun getrocknete Stelle abgewogen wird, die Differenz beider Gewichte ermittelt wird, um daraus Rückschlüsse für den Wassergehalt zu ziehen.

Die zweite Möglichkeit, den Wassergehalt einer Lösung zu messen, ist die Fischer-Titration, welche üblicherweise in der Chemie und Pharmazie angewendet wird. Bei der dritten Methode werden Elektroden in eine trockene und feuchte Stelle gegeben, welche dann die elektrische Leitfähigkeit beider Materialien bestimmen und so den Wassergehalt ermitteln.

Welche Bedeutung hat Feuchtigkeit in Biologie

Feuchtigkeit ist ein abiotischer Umweltfaktor, welcher ein Biotop oder ein Ökosystem prägt und auf die Lebewesen in diesen Lebensraum einen gewissen Einfluss ausübt. So hat jedes Lebewesen für jeden Umweltfaktor einen bestimmten Toleranzbereich.

Einige Lebewesen ertragen Feuchtigkeit sehr gut, sind ideal darauf angepasst oder benötigen sogar eine feuchte Umgebung. Andere Lebewesen ertragen Feuchtigkeit gar nicht und schon kleinste Änderungen im Biotop sorgen dafür, dass eine gewisse Toleranzschwelle überschritten wird, welche Stress beim Lebewesen hervorruft. Wird ein Höchstwert überschritten, kann dies den Tod für diese Organismenart bedeuten.

Wieso bildet sich Schimmel durch Feuchtigkeit

Schimmelpilze verbreiten sich über Sporen, welche sie an die Luft absondern und die dann über die Luftströmung verbreitet werden. Die Pilze benötigen Wasser bzw. Feuchtigkeit, da sie sich wie Tiere auch – von organischen Nährstoffen – ernähren müssen. Durch das Wasser können Enzyme durch den ganzen Pilzorganismus transportiert werden – welche dazu dienen, diese organischen Stoffe aufspalten, wodurch diese in den Stoffwechsel der Pilze gelangen und zur Energiegewinnung beitragen.

Finden die Sporen der Schimmelpilze eine feuchte Stelle, welche zugleich organische Nährstoffe (Kohlenhydrate, Fette, Eiweiße) bietet – beginnt die Ausbreitung. Als Substrat, welches organische Substanzen enthalten kann – dienen oftmals Lebensmittel, aber auch Leder, Holz, Kot oder sogar Staubkörner – in deren Partikeln Kleinstmengen an organischen Materialien verknüpft bzw. gebunden sind.

Sind Nährstoffe und Feuchtigkeit vorhanden, beginnen Schimmelsporen damit, Hyphen auszubilden. Diese kleinen Pilzfäden verbreiten sich dann über der Feuchtstelle zu einem Myzel. Diese Pilzmyzel bilden einen komplexen Organismus, welcher sich über eine gesamte Kellerwand oder Hausfassade ausbreiten kann. Innerhalb dieses Organismus werden Informationen über die Hyphen ausgetauscht, Substanzen – wie Enzyme – verschickt und organische Nahrung so aufgespalten, dass diese als Energiequelle für die weitere Verbreitung dient.

Was bewirkt Feuchtigkeit auf der Haut

Ein Organismus ist ebenfalls ein System, welcher durch Ausscheidung entweder Giftstoffe und Abfallprodukte absondert oder dadurch den Körper zu schützen versucht. Die Hautfeuchtigkeit entsteht über die Poren der Haut, indem Wasser aus dem Körperinneren ausgeschieden wird. Durch Wasser auf der Haut entsteht ein Oberflächendruck, welcher die Haut vor dem Altern, aber auch vor dem Eindringen von Schadstoffen schützt. Denn körpereigene Hautbakterien (Hautflora) benötigen ein feuchtes Milieu, um sich entfalten zu können.

Und die körpereigenen Bakterien stehen in Konkurrenz mit fremden Bakterien, welche als Krankheitserreger auftreten könnten und in der Umwelt des Menschen existieren. Im Alltag werden diese Fremdbakterien aufgenommen, welche über Körperöffnungen in den Organismus eindringen wollen. Auf der Haut entsteht ein Konkurrenzkampf zwischen der menschlichen Hautflora und den fremden Krankheitserregern.

Durch den Konkurrenzkampf um Nahrung, Wasser und anderen Ressourcen werden die Fremdlinge von den körpereigenen Bakterien verdrängt. Es wird dadurch verhindert, dass diese sich ausbreiten und vermehren können, dann zahlreich in den Organismus eindringen können, um diesen möglichweise zu schwächen.

Der Sieg der körpereigenen über die fremden Bakterienkulturen ist nur möglich, da Hautfeuchtigkeit und der pH-Wert der Haut ein Milieu schaffen, in welchem sich die körpereigene Hautflora entfalten kann.

Warum ist Feuchtigkeit ein Umweltfaktor

Das Leben begann im Wasser und jedes Lebewesen benötigt weiterhin das Wasser, um damit im Körperinneren, Stoffe und Substanzen transportieren zu können, ein Nervensystem unterhalten zu können und den Salzhaushalt durch Osmoregulation abstimmen zu können. Die Feuchtigkeit ist für jedes Biotop wichtig, da die Fähigkeit zum Erhalt einer Lebensgemeinschaft (Biozönose) am Wassergehalt gebunden ist.

Doch es gibt auch Lebewesen, welche permanente Feuchtigkeit benötigen, um selbst nicht auszutrocknen. Organismen, welche an ein Leben im Wasser gebunden sind, werden als aquatisch bezeichnet. Dies sind bspw. Fische, Schwämme und Korallen. Doch einige aquatische Lebewesen müssen nicht ihr ganzes Leben im Wasser verbringen, sondern in nur in bestimmten Lebensabschnitten ins Wasserreich zurückkehren. So sind Amphibien an Laichplätze im Wasser gebunden, können außerhalb ihrer Fortpflanzungszeit aber trockenere Biotope bewohnen.

Allerdings muss die Haut der Amphibien permanent feucht bleiben. Denn diese Wirbeltiere trinken kein Wasser. Die einzige Wasseraufnahme erfolgt durch die Umgebung, weshalb Frösche, Salamander und Molche es immer feucht haben sollten. Aber auch Wasserschnecken, Wasserspinnen, Krebse und andere aquatische Wirbellose sind an Feuchtgebiete gebunden.

Welche Bedeutung hat Feuchtigkeit im Bauwesen

Im Gebäudebau bzw. allgemein im Bauwesen wird Wasser dazu verwendet, um Baustoffe herzustellen. Gleichermaßen wird versucht Feuchtigkeit aus einem Gebäude fernzuhalten, um Schimmelbildung zu vermeiden. Je nach Baustofftyp wird Wasser unterschiedlich gespeichert.

Die Grundlage für Beton ist Zement, welcher mit Wasser angerührt wird. Dadurch entsteht ein zähflüssiger Zementleim, dessen Viskosität dazu benutzt wird, um Fugen zu verschmieren, unterschiedliche Formen aus Beton zu kreieren oder um bspw. Stahlträger in eine Betonhülle einzugießen.

Beim sogenannten Erstarren wird dem Flüssigbaustoff das Wasser entzogen, wodurch dieser verhärtet. Dieser Vorgang ist zeitintensiv und wird meistens durch die Inbetriebnahme von zusätzlichen Wärmequellen unterstützt. Restfeuchte kann dennoch erhalten bleiben.

Calciumnitrat ist ein Salz der Salpetersäure, welches oft als Düngemittel für Pflanzen eingesetzt wird. Es entsteht, indem organische Stoffe – wie Kot oder Urin – mit dem Kalk aus Zement und Mörtel reagieren. Die Reaktion ist nur möglich, wenn Feuchtigkeit hinzukommt – welche die organischen Stoffe und den Mörtel entsprechend löslich macht, so dass sich eine chemische Verbindung ergeben kann. Aufgrund seiner Entstehung bezeichnet man Calciumnitrat auch als Mauersalz oder Mauersalpeter.

Im Mauerwerk befinden sich mitunter auch kleine röhrenförmige Hohlräume, in welche Niederschlagswasser eindringen kann. Durch Wärme steigt dieses Flüssigwasser auf, wird zu Wasserdampf und setzt sich durch Kondensation als ein Wasserfilm ab. So findet sich Kondenswasser bspw. in kühlen Kellerwänden, welche im Sommer den aufgeheizten Wasserdampf kondensieren lassen.

Mauerfeuchte bildet sich vor allem in Rissen, an Fugen oder an Bauschäden. Da Wasser ein Fluid ist, dringt es durch Strömungen in jegliche Bereiche vor, kann Hohlräume auffüllen, als Wasserdampf im Sommer andere Stellen befeuchten und somit sogar Wasserschutz- bzw. Wasserdämmsysteme umgehen.

In Innenbereichen werden zudem pigmentierte Baustoffe verwendet, welche Farbe auftragen sollen. Diese Pigmente sind oftmals eine organische Verbindung bzw. beinhalten Reste und Spuren von organischen Stoffen. Diese finden sich mitunter in Leimen, Decken- und Wandfarben, Bindemitteln und Klebstoffen. Die Tapete, welche auf Innenwänden aufgetragen wird, besteht aus Papier, also einem Stoff – welcher aus organischem Holz gewonnen wird. Die Schimmelbildung setzt an der Papiertapete ein, da organische Stoffe und Feuchtigkeit am gleichen Ort vorhanden sind. Besonders Algen und Schwarzschimmel finden dort gute Wachstums-, Entwicklungs– und Vermehrungsbedingungen vor.

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