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Joule-Thomson Experiment. Biographie J. P. Joule *24. Dezember 1818 in Salford, Manchester 3. Sohn eines Bierbrauers Privatunterricht (angeborenes Rückenleiden)

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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 Joules 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 Joules Apparatur zur Messung der Wärmeäquivalenz

4 Biographie – W. Thomson *26. Juni 1824 in Belfast, Nordirland Professor für theoretische Physik in Glasgow Präsident der Royal Society 1892 in den erblichen Adelsstand erhoben: 1. Baron Kelvin, of Largs 17. Dezember 1907 in Netherhall, Schottland

5 Thomsons 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 Wärmetauscher2 Schraubverschluss3 PVC-Schlauch4 Manometer 5 Druckbehälter6 Glasfritte7 Behälter mit p Umgebung 8 Belüftung 9 Schraubverschluss10 Schlaucholive

7 Das Experiment Aus Gasflasche wird Gas (CO 2 und N 2 ) 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 -E Kin ~ T -Expansion: Ein Teil von E Kin wird in E Pot umgewandelt v von Molekülen verringert sich T sinkt Überwiegen Anziehungskräfte Kondensation

9 Das Experiment Joule-Thomson Koeffizient -Joule-Thomson Inversionstemperatur P. Atkins, Physikalische Chemie T JT [°C] Kohlendioxid1227 Sauerstoff491 Luft330 Wasserstoff-71 Helium

10 Linde-Verfahren Abkühlung von Gasen bis zur Verflüssigung Voraussetzung: positiver Joule-Thomson- Koeffizient Herstellung flüssiger Luft H 2 - 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;

13 Danke für die Aufmerksamkeit!


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