Die Methodik Der Wasserdampf-Sorptionsmessungen

ISBN-13: 9783642949760 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 140 str.

Stefan Gal

Opis

Die vorliegende Monographie will eine Systematisierung der Methoden und einen Dberblick iiber die bisher veroffentlichten Verfahren und Ap paraturen der Wasserdampf-Sorptionsmessungen vermitteln. Das Ziel war die Arbeitsweise, die Vor- und Nachteile und die Genauigkeit der Methoden zusammenzustellen um die Wahl der geeigneten Methode fiir jeden moglichen Zweck zu erleichtern. Detaillierte Konstruktionsdaten von Apparaten wurden jedoch nicht iibernommen; diese miissen der Originalliteratur entnommen werden. Es wurde ferner beabsichtigt dem Experimentator verschiedene Hilfsmittel zur Planung und Auswertung von Sorptionsuntersuchungen in die Hand zu geben. Die Sorption des Wasserdampfes wird im Gegensatz zu vielen Gasen meist bei Zimmertemperatur und in Gegenwart von Luft bestimmt. Dadurch weichen die meisten experimentellen Verfahren der Wasser dampfsorption von den allgemeinen Adsorptionsmethoden wesentlich abo Es wurden daher aus dem groBen Gebiet der Adsorptionstechnik nur diejenigen Methoden beriicksichtigt, die explicite fiir Wasserdampf aus gearbeitet oder auch mit diesem Sorbat angewendet wurden. Die etwas ungewohnliche Beschrankung auf ein einziges Sorbat ist auch durch die Sonderstellung des Wasserdampfes in praktischer Hinsicht gerechtfertigt. Er ist die einzige Komponente der Erdatmosphiire, die weit unterhalb ihrer kritischen Temperatur vorliegt. Hierdurch sorbiert fast jeder feste Korper im hygroskopischen Gleichgewicht merkliche Mengen Wasser und ihre Eigenschaften werden durch das sorbierte Wasser maBgeblich beeinfluBt."

Spis treści

1. Bezeichnungen, Definitionen und Darstellungsmethoden.- 1.1. Bezeichnungen.- 1.2. Definitionen.- 1.3. Graphische Darstellungsmethoden.- 1.3.1. Die Isotherme.- 1.3.1.1. Die gewöhnliche Isotherme.- 1.3.1.2. Die logarithmischen Isothermen.- 1.3.2. Die Isobare.- 1.3.3. Die Isostere.- 1.3.3.1. Die gewöhnliche Isostere.- 1.3.3.2 Die log p-l/T-Darstellung.- 1.3.3.3. Die Othmersche Darstellung.- 1.3.4. Die Isopsychre.- 1.3.4.1. Die gewöhnliche Isopsychre.- 1.3.4.2. Isopsychren bei variabler Zusammensetzung des Sorbens.- 2. Das Sorbat Wasser.- 2.1. Das Wassermolekül.- 2.2 Das Wasser in kondensiertem Zustand.- 2.2.1. Die Struktur des Wassers.- 2.2.2. Die physikalischen Eigenschaften des Wassers.- 2.2.2.1. Stoffeigenschaften des Wassers.- 2.2.2.2. Dampfdruck des Eises.- 2.2.2.3. Dampfdruck des Wassers.- 2.2.2.3.1. Dampfdruck von reinem Wasser.- 2.2.2.3.2. Einfluß des Teildruckes von fremden Gasen.- 2.2.2.3.3. Einfluß der Krümmung der Oberfläche.- 2.3. Der Wasserdampf.- 2.3.1. Zustandsfunktionen.- 2.3.2 Abweichung vom idealen Verhalten.- 2.3.3. Einfluß äußerer Faktoren auf den relativen Wasserdampfdruck.- 2.3.3.1. Barometrische Höhendifferenz.- 2.3.3.2. Temperaturschwankungen.- 2.3.3.3. Druckschwankungen.- 2.4. Bindungsarten des Wassers an Festkörpern.- 3. Die Methoden der Wasserdampf-Sorptionsmessungen.- 3.1. Gravimetrische Methoden.- 3.1.1. Methoden zur Einstellung eines konstanten Wasserdampfdruckes.- 3.1.1.1. Lösungen bestimmter Dampfdrücke.- 3.1.1.1.1. Ungesättigte Lösungen.- a) Schwefelsäure.- b) Sonstige Elektrolyte.- c) Lösungen für hohe relative Wasserdampfdrücke.- 3.1.1.1.2. Gesättigte Lösungen.- 3.1.1.1.3. Berechnung des Dampfdruckes von Lösungen durch Inter- und Extrapolation.- a) Nach LEWIS und RANDALL.- b) Nach OTHMER.- c) Nach der Clausius-Clapeyronschen Gleichung.- 3.1.1.2. Kristallhydrate.- 3.1.1.3. Wasserreservoir bestimmter Temperatur.- 3.1.2. Methoden mit kontinuierlicher Beobachtung der Meßgröße.- 3.1.2.1. Feinwaagen.- 3.1.2.1.1. Torsionswaagen.- 3.1.2.1.2. Waagen mit elektromagnetischer Kompensation.- 3.1.2.1.3. Elektrowaagen.- a) Die Waage von GAST.- b) Die Waage der Cahn Instrument Company.- 3.1.2.1.4. Die Bestimmung von Sorptionsisobaren.- 3.1.2.2. Präzisionswaagen.- 3.1.2.2.1. Die Quarz-Schraubenfederwaage.- a) Theorie.- b) Die Konstruktion und Arbeitsweise der Federwaagen.- c) Sorptionsapparaturen mit Federwaage.- 3.1.2.2.2. Analytische Waagen.- 3.1.3. Methoden mit diskontinuierlicher Beobachtung der Meßgröße.- 3.1.3.1. Statische Methoden.- 3.1.3.1.1. Wägung des Sorbensbehälters.- 3.1.3.1.2. Die isopiestische Methode.- 3.1.3.1.3. Die Exsikkator- oder Angleichsmethode.- 3.1.3.2. Dynamische Methoden.- 3.1.3.2.1. Luftkonditionierung mittels Elektrolylösungen.- 3.1.3.2.2. Mischung trockener und feuchter Luft.- a) Erzeugung eines trockenen Luftstromes.- b) Erzeugung eines mit Wasserdampf gesättigten Luftstromes.- 3.1.3.2.3. Erzeugung eines Luftstromes bestimmten Taupunktes.- 3.1.3.2.4. Klimaprüfgeräte.- 3.2. Manometrische und hygrometrische Methoden.- 3.2.1. Methoden mit kontinuierlicher Beobachtung der Meßgröße.- 3.2.1.1. Die manometrische Dosierung von Wasserdampf.- 3.2.1.1.1. Die Apparatur von EMMETT.- 3.2.1.1.2. Die Apparatur von HARRIS und EMMETT.- 3.2.1.1.3. Die Apparatur von ORR.- 3.2.1.1.4. Weitere Sorptionsapparaturen volumetrischen Prinzips.- 3.2.1.2. Die gravimetrische Dosierung des Sorbates.- 3.2.1.3. Die volumetrische Dosierung des Sorbates.- 3.2.2. Methoden mit diskontinuierlicher Beobachtung der Meßgröße..- 3.2.2.1. Direkte Bestimmung des Dampfdruckes des sorbierten Wassers..- 3.2.2.1.1. Die einfache Manometrie.- 3.2.2.1.2. Das Dubrovin-Manometer.- 3.2.2.1.3. Das Isoteniskop.- 3.2.2.1.4. Die Aufnahme von Sorptionsisosteren.- 3.2.2.2. Indirekte Bestimmung des Dampfdruckes des sorbierten Wassers; die hygrometrischen Methoden.- 3.2.2.2.1. Die elektrische Hygrometrie.- a) Das Dunmore-Hygrometer.- b) Das Hygrometer von MOSSEL und KUJIJK.- c) Das Hygrometer der Sina AG, Zürich.- 3.2.2.2.2. Weitere hygrometrische Methoden.- 3.3. Spezielle Methoden.- 3.3.1. Methoden für sehr hohe relative Dampfdrücke.- 3.3.1.1. Methoden zur Bestimmung der Sorptionsisotherme bei sehr hohen relativen Dampfdrücken.- 3.3.1.1.1. Die direkte Bestimmung der Sorptionsisotherme.- 3.3.1.1.2. Die Gefrierpunktsmethode.- 3.3.1.1.3. Die Methode des hydrostatischen Zuges.- 3.3.1.1.4. Weitere indirekte Methoden.- 3.3.1.2. Methoden zur Bestimmung der Menge des gebundenen Wassers bei p/po = 1.- 3.3.1.2.1. Direkte Methoden.- 3.3.1.2.2. Verschiedene indirekte Methoden.- 3.3.2. Methoden für sehr niedrige relative Wasserdampfdrücke.- 3.3.2.1. Die Bestimmung des Gleichgewichts-Wasserdampfdruckes von Trocknungsmitteln.- 3.3.2.2. Die Bestimmung des Gewichtes von festen Körpern bei p/po = 0.- 3.3.3. Methode für Wasserdampfdrücke über p = atm.110.- 3.3.4. Die „graphische Interpolationsmethode“ von LANDROCK und PROCTOR.- 3.3.5. Die automatische Methode von MAHLER.- 3.4. Schlußbetrachtungen.- 4. Kinetik der Wasserdampf-Sorptionsvorgänge.- 4.1. Einfluß der Struktur des Sorbens.- 4.2. Einfluß eines Fremdgases.- 4.3. Einfluß des relativen Dampfdruckbereiches.- 4.4. Einfluß der Temperatur.- 4.5. Einfluß der Wärmeaustauschvorgänge.- Anhang Umrechnung von verschiedenen Druckeinheiten.- Methoden der Wasserdampf-Sorptionsmessungen.- Literatur.- Namenverzeichnis.