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IBPM
UEEis-Nukleation und deren Einflussmöglichkeiten
Dipl. Chem. Hans Ulrich Dahme, Prof. Dr. rer. nat. Dr.-Ing. habil. M. J. Setzer
Institut für Bauphysik und Materialwissenschaft IBPMUniversität Essen
Quantifizierung des Randwinkels
Abbildung 3: Zunahme der Gefriertemperatur in Abhängigkeit vom Hydrophobierungsgrad
Einfluss von Elektrolytlösungen und der PorositätAuf die Gefriertemperatur
Abbildung 4: Abhängigkeit von der Gefriertemperatur von der Elektrolytkonzentaration und der Porosität
Abbildung 5: Abhängigkeit von der Gefriertemperatur von der Elektrolytkonzentaration und der Porosität
( )= ⋅ Θ = Θ
Θ Θ⇒ = ⇔ =
Θ
Θ ⇔ =
⇔Θ=
;r l sin h l 1-cos
h 1-cos htan
r sin r 2
harctan
2 r
h2arctan
r
Abbildung 1: Randwinkelbestimmung
Bestimmung der Gefriertemperatur mit Hilfeder Dynamischen Differenzkalorimetrie DSC
Abbildung 2: Dynamische Differenz Kalorimetrie DSC
85 90 95 100 105 110 115 120 125 1301.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
Tem
pera
turv
ersc
hieb
ung
in R
icht
ung
0 °C
∆T
[°C
]
W [mJ/m2]
WAd.= γl, v
(1 + cos Θ)
Adhäsionsarbeit
Einfluss des hydrophoben Charakters einer Oberfläche auf die Adhäsionsarbeit Wad
•
• Poröses Glas
• Fällungskieselsäure•Extrusil
• Zement• CEMI 42,5 R [w/z =0,4; 0,6]• CEMIII 42,5 A [w/z =0,4; 0,6]
• Cholesterin „gesättigt“• Ethylenglykol 10%• Glyzerin 10%• Glucose 10%• Porenwasser• Natriumchlorid 1, 3 und 5%•Calciumchlorid 5%•Clearway II 9 und 20%(Natriumacetat)
Poröse Materialien Lösungen
-11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -30.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
6
5
4
3
2
1Poröses Glas1 = NaCl 5%2 = NaCl 3%3 = NaCl 1%Extrusil4 = NaCl 5%5 = NaCl 3%6 = NaCl 1%
DSC-Messung [Aufheizphase 2K/min]
Mo
lari
tät
[mo
l/L]
Temperatur [°C]
-12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 00.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
6
5
4
3
2
1
DSC-Messung [Aufheizphase 2K/min]
Mo
lari
tät
[mo
l/L]
Temperatur [°C]
Poröses Glas1 = Ethylenglykol 10%2 = Glycerin 10%3 = Glucose 10%Extrusil4 = Ethylenglykol 10%5 = Glycerin 10%6 = Glucose 10%
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass durch die Oberflächen der porösenMaterialien die Gefriertemperaturen der Lösungen beim Abkühlen erhöht sind.Dagegen sind die Gefriertemperaturen beim Auftauen erniedrigt.
Aluminiumoxid
Abbildung 6: Aluminiumoxid ca. 50 nm