Gase, Flüssigkeiten, Feste Stoffe

Präsentation zum Thema: "Gase, Flüssigkeiten, Feste Stoffe"—  Präsentation transkript:

1 Gase, Flüssigkeiten, Feste Stoffe
Osmose Gase, Flüssigkeiten, Feste Stoffe

2 Inhalt Osmose Die Pfeffersche Zelle Van’t Hoffsches Gesetz

3 Diffusion Die treibende Kraft für die Diffusion ist die Wärmebewegung
Gleichverteilung beider Komponenten maximiert die Entropie

4 Diffusion bei der Osmose nur in einer Richtung
Der Teilchenfluss durch die Fläche A ist proportional zum Konzentrationsgradienten 1 1/m Konzentrationsgradient D 1 1/(m·s) Diffusionskonstante

5 Osmose Kapillare Semipermeable Membran Lösung Lösungsmittel
Bei dünner Kapillare bleibt die Konzentration während des Anstiegs des osmotischen Drucks, d. h. der Höhe der Säule, praktisch konstant

6 Die Pfeffersche Zelle Kapillare Semipermeable Membran Lösung
Lösungsmittel Wilhelm Pfeffer ( ), ursprünglich Apotheker, lehrte als Professor für Botanik in Bonn, Basel und in Tübingen. Er führte, neben wesentlichen pflanzenphysiologischen Forschungen, grundlegende osmotische Untersuchungen durch.

7 Van’t Hoffsches Gesetz
Formel Anmerkung Van’t Hoffsches Gesetz Osmotischer Druck Anzahl der im Volumen V der Lösung befindlichen Mol des gelösten Stoffes Volumen der Lösung, allgemeine Gaskonstante und Temperatur in K

8 Steighöhe und osmotischer Druck in der Pfefferschen Zelle
Formel Anmerkung Osmotischer Druck in der Pfefferschen Zelle Steighöhe in der Kapillare Spezifisches Gewicht der Lösung

9 Versuch: Die Pfeffersche Zelle
Wasser diffundiert osmotisch durch eine semipermeable Wand in eine Zuckerlösung, Der Anstieg der Lösungssäule in der Kapillare zeigt den steigenden Druck Der hydrostatische Druck steigt, trotz nahezu konstanten Gesamt-Volumens der Lösung (Hydrostatisches Paradoxon)

10 Umkehrosmose zur Wassergewinnung in kleinen Schiffen

11 Umkehrosmose Anwendung: Salzwasser wird unter Druck bis zu 60 bar durch eine halbdurchlässige (semipermeable) Membran gepresst und dabei fast zu 100 Prozent entsalzt Anlagen für Yachten mit 12-Volt-Bordspannung erzeugen etwa 20 Liter Trinkwasser je Stunde Energieverbrauch je Tonne Frischwasser: Umkehrosmose ca. 2 kWh Mehrstufige Verdampfer-Entsalzungsanlage ca. 100 kWh Verdampfung ohne Wärme-Rückgewinnung ca. 600 kWh

12 Groß Anlagen zur Meerwasser Entsalzung
Quelle:

13 Mehrstufige Meerwasserentsalzung
Das einfließende Meerwasser kühlt den Wärmetauscher, an dem der „Meer“-Wasserdampf kondensiert Das in den Wärmetauschern vorgewärmte Meerwasser wird auf 115°C erhitzt Erwärmung des Wassers auf 115° C Die unterschiedlichen Drucke werden mit Kompressoren eingestellt „Süßwasser“ Das überhitzte Meerwasser verdampft in der ersten Stufe unter Überduck Eine mehrstufige Verdampfungsanlage benötigt - durch Nutzung der „Abwärme“ der bei höherer Temperatur arbeitenden Stufen- nur etwa 120 kWh pro Tonne entsalztes Wasser Quelle:

14 Zusammenfassung Osmose: Diffusion von Teilchen des Lösungsmittels zur Lösung, dabei baut sich der osmotische Druck auf π·V = ν·R·T [J] van’t Hoffsche Gleichung π [Pa] osmotischer Druck V [m3] Volumen der Lösung ν [mol] Anzahl der im Volumen V der Lösung befindlichen Mol des gelösten Stoffes R [J/(mol·K)] allgemeine Gaskonstante T [K] Temperatur in K Umkehrosmose: Mit mechanischer Energie wird die Lösung durch eine semipermeable Membran gedrückt um den gelösten Stoff vom Lösungsmittel zu trennen Anwendung: Meerwassersalzung

15 Semipermeable Membran Lösung
finis Kapillare Semipermeable Membran Lösung Lösungsmittel