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Joule-Thomson Experiment

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

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Presentation Transcript

  1. Joule-Thomson Experiment

  2. 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

  3. 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 Joule‘s Apparatur zur Messung der Wärmeäquivalenz

  4. 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

  5. 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

  6. Das Experiment 1 Wärmetauscher 2 Schraubverschluss 3 PVC-Schlauch 4 Manometer 5 Druckbehälter 6 Glasfritte 7 Behälter mit pUmgebung 8 Belüftung 9 Schraubverschluss 10 Schlaucholive

  7. 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

  8. 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

  9. Das Experiment • Joule-Thomson Koeffizient • Joule-Thomson Inversionstemperatur 400 P. Atkins, „Physikalische Chemie“

  10. 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

  11. Praktische Anwendungen • Kältemaschine • Luftzerlegungsanlagen • Spraydose • unerwünschten Vereisungen von Pipelines

  12. 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

  13. Danke für die Aufmerksamkeit!

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