Archive for November, 2010

Uran

Dienstag, November 30th, 2010

Schmelzpunkt: 1405 K,  normaler Siedepunkt: 4200 K,  molare Masse: 238.0289 g/ mol

Nachfolgend sind Diagramme für die berechneten molaren Volumina flüssigen und dampfförmigen Urans in Abhängigkeit von der Temperatur angegeben. Die dazu erforderlichen Rechnungen wurden entsprechend des Artikels    “Flüssige Metalle” vom 12.10.2010 und der Veröffentlichung  “Stoffwerte von Flüssigkeiten und realen Gasen- berechnet mit Gesetzmäßigkeiten kritischer Phänomene”  (ISBN 978-3-00-027253-0) ausgeführt.

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Die für das Metall Uran als grobe Näherung berechnete kritische Temperatur beträgt  ca.  8400 K.

Literaturstellen ebenfalls zur Einschätzung der kritischen Temperatur von Uran nennen Werte zwischen 7000 und 12000 K (s. H.Hess, H. Schneidenbach: Vopour Pressure and critical Data for Uranium, Z. Metallkunde 92,2001).

Flüssiges Eisen

Samstag, November 20th, 2010

Schmelztemperatur: 1809 K, normale Siedetemperatur: 3023 K, molare Masse: 55.847 g/mol

Diagramme für  berechnete molare Volumina   flüssigen und dampfförmigen Eisens in ihrer Abhängigkeit von der Temperatur sind nachfolgend angegeben. Meßwerte für flüssiges  Eisen sind ebenfalls angegeben (R.S. Hixson, M.A. Winkler, M.L. Hogdon: Sound speed and thermophysical proporties of liquid iron and nickel, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, New Mexico 87545, 1990).

Der Unterschied zwischen berechneten und gemessenen Werten ist klein. Die Berechnungen erfolgten entsprechend des Artikels  “Flüssige Metalle”  vom 12.11.2010 und der Veröffentlichung  “Stoffwerte von Flüssigkeiten und realen Gasen- berechnet mit Gesetzmäßigkeiten kritischer Phänomene”  ( ISBN 978-3-00-027253-0).

Die für Eisen berechnete kritische Temperatur beträgt   ca. 6300 K.

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Flüssiges Nickel

Sonntag, November 14th, 2010

Schmelztemperatur: 1728 K, normale Siedetemperatur: 3073 K, molare Masse: 58.69 g/mol

Entsprechend des Artikels “Flüssige Metalle” vom     12.11.2010 und der Veröffentlichung

“Stoffwerte von Flüssigkeiten und realen Gasen- berechnet mit Gesetzmäßigkeiten kritischer Phänomene”  (ISBN 978-3-00-027253-0) werden für flüssiges Nickel die berechneten molaren Volumina der siedenden Flüssigkeit und des Sattdampfes in Diagrammen temperaturabhängig angegeben.

Die für flüssiges Nickel  bekannten Volumen- Meßwerte sind ebenfalls genannt  (s. R.S. Hixson, M.A. Winkler, M.L. Hodgon: Sound speed and thermophysical proporties of liquid iron and nickel; Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, New Mexico 87545, 1990).

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Die berechnete kritische Temperatur beträgt näherungsweise

                                                        6200 K .

Flüssige Metalle

Freitag, November 12th, 2010

Metalle im flüssigen Zustand sind wegen ihrer überwiegend hohen bis sehr hohen Temperaturen versuchstechnisch schwierig oder gar nicht zu erfassen. Die pvT- Daten flüssiger Metalle sind nur ungenügend bekannt. Es ist deshalb kaum möglich, die Anwendbarkeit üblicher Zustandsgleichungen, z. B. die van der Waals- Gleichung oder die empirischen Gleichungen von Redlich- Kwong, Peng- Robinson u.a. zur Berechnung von Stoffdaten flüssiger Metalle anzuwenden oder zu prüfen.

Wie soll man z. B. die Anwendbarkeit der von der Waals- Gleichung prüfen, wenn die kritischen Daten eines Metalles nicht bekannt sind? Wie soll man die Anwendbarkeit der heute weltweit benutzten Soave- Redlich-Kwong- Gleichung prüfen, wenn weder die kritischen Daten, noch der azentrische Faktor bekannt sind?  Wie soll man sinnvoll berechnete Dampfdrücke flüssiger Metalle voraussetzen, wenn diese Drücke nicht gemessen werden können?  Weitere solche Fragen bestehen für flüssige Metalle, z. B. erst recht für nahkritische und überkritische Zustände.

Im Artikel “Die Berechnung von Dampfdrücken” vom 11.12. 2009  und speziell in der Veröffentlichung  “Stoffwerte von Flüssigkeiten und realen Gasen- berechnet mit Gesetzmäßigkeiten kritischer Phänomene”  (ISBN 978-3-027253-0 , 2009) wird die Möglichkeit erklärt, die kritischen Daten eines Stoffes als grobe Näherung zu berechnen, wenn nur Dampfdruck und Volumen bzw.  Dichte- Angaben für diesen Stoff bei niedrigen Druck und entsprechend niedriger Temperatur bekannt sind. Ausreichend für die grob näherungsweise Berechnung der kritischen Temperatur ist schon die Kenntnis nur der normalen Siedetemperatur und des molaren Volumens am normalen Siedepunkt.

Die normale Siedetemperatur ist für alle Metalle bekannt- entweder als Meßwert oder als Schätzwert für die hochsiedenden Metalle- wie z. B. Wolfram u.a.

Die Dichten bzw. Volumina der flüssigen Metalle am normalen Siedepunkt sind als Meßwerte bekannt (Messung  unter Siedebedingungen bzw. durch sogen. “Wire Explosions in Air”).

Die kritischen Daten der Metalle können damit als grobe Näherungen entsprechend der Berechnungsgleichungen, die in der Veröffentlichung   ”Stoffwerte von Flüssigkeiten und realen Gasen- berechnet mit Gesetzmäßigkeiten kritischer Phänomene” abgeleitet sind, eingeschätzt werden.  Mit der in diesem Zusammenhang angegebenen grundsätzlichen Beziehung

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zwischen dem molaren Siede- und dem Tauvolumen v’, v” bei der jeweiligen Temperatur T und der kritischen Temperatur Tk  (β - kritischer Exponent, Kv - Konstante) besteht die Möglichkeit zur Berechnung des Flüssigkeitsvolumens v’ , wenn das Tauvolumen v” bekannt ist. Da das Tauvolumen ebenfalls mit einer aus der Theorie kritischer Phänomene ableitbaren Beziehung berechnet werden kann (s. o. gen. Veröffentlichung), ist so sowohl das Volumen bzw. die Dichte des flüssigen Metalls als auch das Dampfvolumen entlang der Dampfdruckkurve als Temperaturfunktion bekannt. Zu betonen ist, daß es sich hierbei um Näherungen handelt, die mit steigender Temperatur ( in Richtung der kritischen Temperatur) ungenauer werden. Die berechneten Volumen- und Dichtedaten für niedrige Temperaturen flüssiger Metalle (vom Schmelzpunkt bis weit über den normalen Siedepunkt hinaus) entsprechen allerdings recht gut verfügbaren Meßwerten.

In nachfolgenden Artikeln können nun entsprechend dieser Erklärung für einzelne flüssige Metalle in Diagrammform die molaren Volumina für die siedende Flüssigkeit und den entsprechenden Sattdampf in Abhängigkeit von der Temperatur angegeben werden.