homogene kondensation von essigsäure vertiefungsseminar im rahmen des pc-f praktikums ws 2006/2007...
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Homogene Kondensation von
Essigsäure
Vertiefungsseminar im Rahmen des PC-F Praktikums
WS 2006/2007
Referent: Leonid Schaaf
Gliederung
- Einleitung- kurze theoretische Beschreibung der homogenen
Kondensation- Versuchsaufbau und - durchführung- Ergebnisse
Änderung der anfänglichen Aufgabenstellung
- Ergebnisse- Zusammenfassung
Einleitung
Wieso ausgerechnet Essigsäure?
Essigsäure liegt in der Dampfphase als Dimer vor
bisher noch unerforscht
Kann die Kondensation der Essigsäure mit der klassischen Theorie beschrieben werden ?
Theoretische Betrachtung
freie Umwandlungsenthalpie
kritische Größen r*, S*, ΔG*
ΔG* als „Aktivierungsenergie“ für die Kondensation
M
RTSrrG ln
3
44 32
Theoretische Betrachtung
J= Tropfrate
Kondensationstheorie nach Becker, Döhring und Zeldovitch
kT
GJ
*
exp
2
32
3
23
ln3
16exp
21S
T
M
R
N
RT
SpMN
pJ AeqA
Theoretische Betrachtung
Ausgehend von sind folgende experimentell relativ
leicht zugängliche Beobachtungen zu erwarten:
- Die Tropfenrate J als Funktion der Übersättigung S steigt an
- Die Übersättigung S als Funktion der Temperatur T nimmt ab
131 scmJ
Versuchsaufbau und -durchführung
!3
2
5
1
4
6
Versuchsaufbau und -durchführung- Bestimmung der Nukleationstemperatur- Prüfung auf Konstanz der Tropfenraten in
Langzeitmessungen
- Probleme mit der Reproduzierbarkeit der Messungen- Auftretende Korrosion der Bodenplatte
Prüfung des Materials in einem Langzeittest in Heliumatmosphäre
kein aufschlussreiches Ergebnis
Ergebnis I
- Materialien der Kammer noch nicht ausgereift
Ausblick: - Beschichtung der Bodenplatte mit
korrosionsbeständigem Material, z.B. Gold oder Teflon- Verwendung von anderen Stahllegierungen
Wechsel der Aufgabenstellung- Überarbeitung des vorhandenen Scripts für den PC-F-
Praktikumsversuch „Homogene Kondensation“
Theoretische Grundlagen
Aufgabenstellung
Auswertung
- Reproduzierbarkeit der theoretisch vorhergesagten Zusammenhänge zwischen J, S und T
- Verhalten der Parameter J, S und T in Abhängigkeit von der Deckeltemperatur
Ergebnisse IITemperatur / °C Übersättigung S Jexp / cm-3*s-1 Jtheorie / cm-3*s-1
298,48 4,12 18,76 1140
298,17 3,96 11 689
297,95 3,85 7,96 508
297,79 3,78 5,06 460
297,58 3,68 1,61 106
3,6 3,7 3,8 3,9 4,0 4,1 4,21
10
100
1000
Tro
pfen
zahl
in c
m-3
*s-1
Übersättigung S
gemessenen theoretisch errechnet
3,8 3,9 4,0 4,1 4,2 4,3
0
5
10
15
20
25
30
Tro
pfe
nza
hl J
in c
m-3*s
-1
Übersättigung S
Ergebnisse IIDarstellung der Übersättigung in Abhängigkeit derTemperatur
294 295 296 297 298 299 300 301 302 3033,3
3,4
3,5
3,6
3,7
3,8
3,9
Übe
rsät
tigun
g S
Temperatur / K
Deckeltemperatur / °C
Temperatur / °C
Übersättigung S
5 295,11 3,82
7,5 297,58 3,68
10 300,68 3,58
12,5 302,75 3,36
Ausgehend von 131 scmJ
Zusammenfassung
- Materialen der Nebelkammer zur Untersuchung der Essigsäure noch in Entwicklung
- Vielleicht mehr Erfolg an einer mit Gold beschichteten Oberfläche
- Theoretische Trends können gut nachvollzogen werden- Dennoch große Unterschiede zwischen gemessenen
Tropfraten und theoretisch errechneten.
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