Joule-Thomson Experiment

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Joule-Thomson Experiment

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Joule-Thomson Experiment. Biographie J. P. Joule. *24. Dezember 1818 in Salford, Manchester 3. Sohn eines Bierbrauers Privatunterricht (angeborenes Rückenleiden) bis zum 15. Lj Ab 16. Lj Studium der Mathematik und Naturwissenschaften bei John Dalton 1847 Zusammenarbeit mit W. Thomson - PowerPoint PPT Presentation

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Joule-Thomson Experiment

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Biographie J. P. Joule

*24. Dezember 1818 in Salford, Manchester 3. Sohn eines Bierbrauers Privatunterricht (angeborenes Rückenleiden) bis zum 15. Lj Ab 16. Lj Studium der Mathematik und

Naturwissenschaften bei John Dalton

1847 Zusammenarbeit mit W. Thomson 1850 Mitglied der Royal Society † 11. Oktober 1889 in Sale, Manchester

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Joule‘s Forschung

1840 Joulesche Gesetz

1843 Mechanische Wärmeäquivalenz (Nm → cal) (Beweis für Energieerhaltung; R. Mayer 1841)

1846 Jouleeffekt (Magnetostriktion)

1852/53 Joule-Thomson-Effekt

Joule-Prozess

tIRW 2

Joule‘s Apparatur zur Messung der Wärmeäquivalenz

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Biographie – W. Thomson

*26. Juni 1824 in Belfast, Nordirland 1846-1899 Professor für

theoretischePhysik in Glasgow

1890-1895 Präsident der Royal Society

1892 in den erblichen Adelsstand erhoben: 1. Baron Kelvin, of Largs

† 17. Dezember 1907 in Netherhall, Schottland

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Thomson‘s Forschung

1848 Arbeit zur Thermodynamik:Einführung der Kelvin-Skala

1852 Joule-Thomson-Effekt Atlantik-Tiefseetelegraphenkabel 1872 Gezeitenrechenmaschine über 70 Patente auf

verschiedenste Erfindungen

Vermächtnis: „Kelvin“ SI-Einheit der Temperatur

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Das Experiment

1 Wärmetauscher 2 Schraubverschluss 3 PVC-Schlauch4 Manometer 5 Druckbehälter 6 Glasfritte 7

Behälter mit pUmgebung 8 Belüftung 9 Schraubverschluss10 Schlaucholive

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Das Experiment

Aus Gasflasche wird Gas (CO2 und N2) geleitet.

Mit Hilfe einer Stellschraube wird der Druck im Expansionsgefäß langsam in 100 mbar Schritten erhöht

Messung der Temperaturdifferenz

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Das Experiment Ideale Gase

- Größe der Teilchen ist vernachlässigbar verglichen mit zurückgelegter Wegstrecke

- Einzige Wechselwirkung besteht in kurzzeitigen, seltenen, elastischen Stößen

Reale Gase

- Wechselwirkungen zwischen den Teilchen

- EKin ~ T

- Expansion:

Ein Teil von EKin wird in EPot umgewandelt → v von Molekülen verringert sich → T sinkt

Überwiegen Anziehungskräfte → Kondensation

2

Vna

bnVTRp

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Das Experiment Joule-Thomson Koeffizient

- Joule-Thomson Inversionstemperatur

HpT

P. Atkins, „Physikalische Chemie“

TJT [°C]Kohlendioxid 1227Sauerstoff 491Luft 330Wasserstoff -71Helium -233

400

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Linde-Verfahren

Abkühlung von Gasen bis zur Verflüssigung

Voraussetzung:positiver Joule-Thomson-Koeffizient

Herstellung flüssiger Luft H2- oder He-Verflüssigung:

Gas muss erst unter die Inversionstemperatur gekühlt werden

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Praktische Anwendungen

Kältemaschine

Luftzerlegungsanlagen

Spraydose

unerwünschten Vereisungen von Pipelines

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Literaturhinweis

P. Atkins, J. de Paula; Physikalische Chemie, 4. Auflage; WILEY-VCH Verlag; 2006

http://de.wikipedia.org/wiki/James_Prescott_Joule http://de.wikipedia.org/wiki/William_Thomson,_1._Baron_Kelvin http://de.wikipedia.org/wiki/Joule-Thomson-Effekt

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Danke für die Aufmerksamkeit!