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.