Eis-Nukleation und deren Einflussmöglichkeiten Dipl. Chem ... · IBPM UE Eis-Nukleation und deren...

1
IBPM UE Eis-Nukleation und deren Einflussmöglichkeiten Dipl. Chem. Hans Ulrich Dahme, Prof. Dr. rer. nat. Dr.-Ing. habil. M. J. Setzer Institut für Bauphysik und Materialwissenschaft IBPM Universität Essen Quantifizierung des Randwinkels Abbildung 3: Zunahme der Gefriertemperatur in Abhängigkeit vom Hydrophobierungsgrad Einfluss von Elektrolytlösungen und der Porosität Auf die Gefriertemperatur Abbildung 4: Abhängigkeit von der Gefriertemperatur von der Elektrolytkonzentaration und der Porosität Abbildung 5: Abhängigkeit von der Gefriertemperatur von der Elektrolytkonzentaration und der Porosität ( = Θ = Θ Θ Θ = = Θ Θ = Θ= ; r l sin h l 1-cos h 1-cos h tan r sin r 2 h arctan 2 r h 2arctan r Abbildung 1: Randwinkelbestimmung Bestimmung der Gefriertemperatur mit Hilfe der Dynamischen Differenzkalorimetrie DSC Abbildung 2: Dynamische Differenz Kalorimetrie DSC 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 Temperaturverschiebung in Richtung 0 °C T [°C] W [mJ/m2] WAd.=γ l, v (1 + cos Θ) Adhäsionsarbeit Einfluss des hydrophoben Charakters einer Oberfläche auf die Adhäsionsarbeit Wad Poröses Glas Fällungskieselsäure Extrusil Zement CEMI 42,5 R [w/z =0,4; 0,6] CEMIII 42,5 A [w/z =0,4; 0,6] Cholesterin „gesättigt“ Ethylenglykol 10% Glyzerin 10% Glucose 10% Porenwasser Natriumchlorid 1, 3 und 5% Calciumchlorid 5% Clearway II 9 und 20% (Natriumacetat) -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 6 5 4 3 2 1 Poröses Glas 1 = NaCl 5% 2 = NaCl 3% 3 = NaCl 1% Extrusil 4 = NaCl 5% 5 = NaCl 3% 6 = NaCl 1% DSC-Messung [Aufheizphase 2K/min] Molarität [mol/L] Temperatur [°C] -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 6 5 4 3 2 1 DSC-Messung [Aufheizphase 2K/min] Molarität [mol/L] Temperatur [°C] Poröses Glas 1 = Ethylenglykol 10% 2 = Glycerin 10% 3 = Glucose 10% Extrusil 4 = Ethylenglykol 10% 5 = Glycerin 10% 6 = Glucose 10% Zusammenfassend lässt sich sagen, dass durch die Oberflächen der porösen Materialien die Gefriertemperaturender Lösungen beim Abkühlenerhöht sind. Dagegen sind die GefriertemperaturenbeimAuftauenerniedrigt. Aluminiumoxid Abbildung 6: Aluminiumoxid ca. 50 nm

Transcript of Eis-Nukleation und deren Einflussmöglichkeiten Dipl. Chem ... · IBPM UE Eis-Nukleation und deren...

Page 1: Eis-Nukleation und deren Einflussmöglichkeiten Dipl. Chem ... · IBPM UE Eis-Nukleation und deren Einflussmöglichkeiten Dipl. Chem. Hans UlrichDahme, Prof. Dr.rer. nat. Dr.-Ing.

IBPM

UEEis-Nukleation und deren Einflussmöglichkeiten

Dipl. Chem. Hans Ulrich Dahme, Prof. Dr. rer. nat. Dr.-Ing. habil. M. J. Setzer

Institut für Bauphysik und Materialwissenschaft IBPMUniversität Essen

Quantifizierung des Randwinkels

Abbildung 3: Zunahme der Gefriertemperatur in Abhängigkeit vom Hydrophobierungsgrad

Einfluss von Elektrolytlösungen und der PorositätAuf die Gefriertemperatur

Abbildung 4: Abhängigkeit von der Gefriertemperatur von der Elektrolytkonzentaration und der Porosität

Abbildung 5: Abhängigkeit von der Gefriertemperatur von der Elektrolytkonzentaration und der Porosität

( )= ⋅ Θ = Θ

Θ Θ⇒ = ⇔ =

Θ

Θ ⇔ =

⇔Θ=

;r l sin h l 1-cos

h 1-cos htan

r sin r 2

harctan

2 r

h2arctan

r

Abbildung 1: Randwinkelbestimmung

Bestimmung der Gefriertemperatur mit Hilfeder Dynamischen Differenzkalorimetrie DSC

Abbildung 2: Dynamische Differenz Kalorimetrie DSC

85 90 95 100 105 110 115 120 125 1301.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

Tem

pera

turv

ersc

hieb

ung

in R

icht

ung

0 °C

∆T

[°C

]

W [mJ/m2]

WAd.= γl, v

(1 + cos Θ)

Adhäsionsarbeit

Einfluss des hydrophoben Charakters einer Oberfläche auf die Adhäsionsarbeit Wad

• Poröses Glas

• Fällungskieselsäure•Extrusil

• Zement• CEMI 42,5 R [w/z =0,4; 0,6]• CEMIII 42,5 A [w/z =0,4; 0,6]

• Cholesterin „gesättigt“• Ethylenglykol 10%• Glyzerin 10%• Glucose 10%• Porenwasser• Natriumchlorid 1, 3 und 5%•Calciumchlorid 5%•Clearway II 9 und 20%(Natriumacetat)

Poröse Materialien Lösungen

-11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -30.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

6

5

4

3

2

1Poröses Glas1 = NaCl 5%2 = NaCl 3%3 = NaCl 1%Extrusil4 = NaCl 5%5 = NaCl 3%6 = NaCl 1%

DSC-Messung [Aufheizphase 2K/min]

Mo

lari

tät

[mo

l/L]

Temperatur [°C]

-12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 00.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

6

5

4

3

2

1

DSC-Messung [Aufheizphase 2K/min]

Mo

lari

tät

[mo

l/L]

Temperatur [°C]

Poröses Glas1 = Ethylenglykol 10%2 = Glycerin 10%3 = Glucose 10%Extrusil4 = Ethylenglykol 10%5 = Glycerin 10%6 = Glucose 10%

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass durch die Oberflächen der porösenMaterialien die Gefriertemperaturen der Lösungen beim Abkühlen erhöht sind.Dagegen sind die Gefriertemperaturen beim Auftauen erniedrigt.

Aluminiumoxid

Abbildung 6: Aluminiumoxid ca. 50 nm