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Die Reibung Wrmeleitung und Diffusion in Gasmischungen. IV

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743
D i e Reitmng, WUrmeleitung unnd Dif f u sio n
in Gasmischungem
IV. Die Reibuwag binurer und terndrer Edelgasgemische
Vom M a x Trazctx u n d K a r l F r 4 e d r . K i p p h a n
(17. Mitteilung aus dem Physikalisch-Chemischen Institut der Universitat
Heidelberg.)
liefert eine
Das Mischungsgesetz der inneren Reibung
Methode zur Analyse nicht bequem trennbarer Gasgemische.
Ihre Anwendung auf binare und ternare Edelgasgemische geht
aus den folgenden q-Messungen hervor, die alle auf den Millikan-Normalwert von Luft bezogen sind.
Die Versuchsmethode war die von M. T r a u t z und
W. WeizeL3) Die DurchfluBzeit der Luft wurde vor und nach
jeder MeBreihe neu bestimmt und die q-Messungen auf das
Mittel daraus bezogen.
An der ron Hrn. Bin k ele4 ) benutzten Apparatur wurden
zwei von den drei 1-Liter-Pipetten durch eine 50O-cm3- und
250 cm3-Pipette ersetzt (beidc mit Hg ausgewogen).
He, Ne und Ar iiberlieB uns wieder in entgegenkommendster Weise die Gesellschaft fiir Lin d e' s Eismaschinen A.-G.,
Hollriegelskreuth, der wir auch hier unseren Dank sagen
mijchten. He enthielt nach ihrer Angabe < 1 Proz. Ne; Ne
< 1 Proz. He; Ar < 0,5 Proz. N,. Genauer lief3 sich die
Reinheit auch durch Dichtemessung - ohne Schwebewage nicht feststellen. Der EinfluB der Verunreinigung des Ne und
Ar bleibt immer in der Fehlergrenze von q ; der Ne-Gehalt
des He kann dagegen bei unseren He-reichsten Gemischen
-
1) M. T r a u t s , Ann.d.Phys. [4] 82. S. 227-239.
1927.
2) M. T r a u t z , Heidelb. Akad. Ber. (im Druck) 1929 ebenda friihere
Mischungsansatse und Literatur.
3) M. T r a u t z u. W. W e i z e l , Ann.d.Phys. [4]78. S.305-369. 1925.
4) M. T r a u t s und H. B i n k e l e , Niichste Abhandl. (Dissertation
B i n k e l e , Heidelberg 1928).
M. Trautz
T 44
u. K. F. Kipphan
einen q-Fehler bis zu 0,8 Proz. verursachen (vgl. B i n k e l e ,
a. a. 0.).
Die Edelgase wurden mit €€,SO, getrocknet. (Darstellung
und Reinigung des H, vgl. B i n k e l e . a. a. 0.).
Die Messungen, in der Regel Mittelwerte aus zwei innerhalb 1 Promille ubereinstimmenden Versuchen, sind in Tab. 1
bis 3 zusammengestellt.
Bei Temperaturdifferenzen uber l o wurden die 7 mit der
Sutherlandbeziehung, unter 1O durch lineare Extrapolation
auf 20°, looo, 200° umgerechnet, Extrapolation a m den Gemischen 11 und 12 (Tab. 3) mit Beiziehung anderer hier gemessener %-erte l) ergaben in guter Ubereinstimmung
fur E d w a r d s Messungen
fur unser Ne
q2@ =
3109
qlw = 3639
qzoo0 = 4258
720, =
91000 =
q2000 =
3110
3653
4263
Tabelle 1
- - =-__
Nr.
~
~
L u ftnie s s u n g- e n (Bezugswerte)
-
~
T
had
~
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
To
Grad
__
Pn
-
t
mm
sec
769,3
752,2
753,l
746,4
746,T
754,i
752,6
746,7
752,9
751,7
752,2
754,5
764,9
316,7
__
~
12,9
12,7
12,4
12,l
12,o
12,3
12,8
13,l
12,9
13,2
13,5
13,6
13,4
13,6
13,3
14,2
14,4
14,2
14,s
14,6
14,7
20,2
20,7
19,5
19,6
204
19,2
21,2
23,6
23,3
23,4
24,3
22,7
21,s
23,5
23,6
25,O
23,3
24,7
757,l
25,O
758,8
757,2
755,3
748,l
749,4
26,8
753,5
318,2
316,3
317,8
318,5
316,2
319,4
323,8
323,4
323,4
324,3
321,O
319.7
322,s
323,4
324,s
321,T
324,4
324,5
325,9
326,l
- 1,2
- 1,2
- 1,2
- 1,2
- 1,2
-1,2
- 1,2
- 1,2
- 1,2
- 1,2
- 1,2
- 1,2
- 1,2
- 1,2
- 1,2
- 1,2
-I,?
-1,L
- 1,2
- 1,2
- 1,2
- 0,l
- 1,3
- 1,2
- 2,3
- 2,3
- 0,9
- 1,3
- 2,3
- 1,2
- 1,4
- 1,3
- 0,9
- 0,9
- 0,5
-0,2
-0,5
- 0,s
- 2,o
- 1,s
- 1,l
316,3
317,4
315,6
316,7
317,4
315,5
318,6
322,7
322,6
322,6
323,5
320,3
1809
1812
1806
1807
1809
1804
1814
1826
1824
1825
1829
1821
319,0 1817
322,0 1825
323,0 1826
324,3 1832
321,1 1824
323,4 1831
323,5 1632
325,2 1836
325,1 1836
25,7
- 2,o
748,4
Darin bedeuten: T Temperatur des AusfluBap arates, 'To Temperatnr der Kapillare , p , Barometerstand , t Durchflufzeit , (Korrektionen
nnd Berechnung rgl. Anm. 2 u. 3).
1) M.T r a u t z u. H. B i n k e l e , a. a. 0.
Reibung, WarmebitungundDijjusion i n Gamischungen. IV
745
Tabelle 2
M e s s un g e n (Mittelwerte)
I . 1 -He
-__ __ __
___ -
-
__
~
Luft- T
TO
Nr. Gemiseh wert frad
Grad
O,'O
l'ab. 1
-
.___
t
Po
mm
Korrekt. Promille
sec
laxom.
__ __ __
__ __ _____
_____
__ __
~
~
Nr. 13,5 22,s
1 H, 21,63 12 13,s 100,3
H e 78,37 u. 13 14,4 200,4
14 13,6 23,2
2 H, 51,30 u. 15 13,5 100,a
He 48,70
13,9 200,4
13,l 21,5
80,40 13
3 Hg
100,a
He 19,60 u. 14 13,3
13,4 200,a
12,2
12,2
12,4
12,4
6 12,2
He 57,81
5 Ne
42,19 u. 7 12,4
12,3
13,l
He 78,74 11
6 Ne 21,26 u. 12 13,3
13,5
4 He 20,41 u. 45
Ne 79,59
19,2
90,5
99,7
199,s
19,8
99,9
200,4
23,6
100,5
199,7
748,5
748,2
748,2
757,s
756,9
756,9
754,6
753,7
753,7
11.
746,3
746,7
744,9
744,9
155,s
755.8
754;3
750,s
749,3
749,3
19 15,O 24,2 750,5
He 36,60
7 Ar 63,40 u. 20 14,s 100,5 749,s
14,6 199,8 749,Z
14,5 25,l 750,9
19 14,6 100,4 750,9
8 He 59,66
Ar 40,34
14,5 200,O 750,5
300,7
443,4
656,O
240,l
353,3
523,7
187,l
277,7
412,O
e-Ne
525,2
529,7
784,2
1157,O
471,7
702.9
1040i2
429,O
628,8
926,l
407,9
609,3
911,9
413,5
608,5
906,5
14,2 23,3 752,9 403,l
9 He 7545 u.2021 14,5 100,O 751,2 594,5
Ar 24,36
14,7 199,9 750,4 881,5
-0,2
--0,1
-
-0,2
-
-0,l
+2,0
4,5
-
-0,3
-0J
-
+
-1;l
-2,3
- ft2,o
43
-0,2
- 0,l t 2,o
- + 4,5
-0,7
-1,O
-1,6
-1,7
-1,7
-0,7
-0,2
- 1,6
-0,l
-1,7
-0,l
+2,0
+4,5
-0,5
-0,2
-0,l
-0,3
+2,0
+4,5
-1,7
-0,l
+2,0
-
-
--
Annalan der Physik. 6. Folge,
-
+2,0
4,5
-0;5
-0,5
-0,9
-1.1
-2,3
- 0,3
- 0,1 t 2,o -2,6
- t4,5 -2,6
-O,7
-0,2
756,6~ 476,7 - 0,5
16 14,l 26,3
53,82
756,6 693,6
0,2
99,9
14,2
11 Ne
Ar 46,18 u. 17 14,3 199,7 756,6 1031,3 -0,l
0,4
14,l 25,O 747,l 504,4
0,4
Ne 72,30
18 14,2 27,7 744,5 512,9
0,2
12 Ar 27,7C u. 19 14,l 100,o 745,2 736,O
14,3 200,l 743,3 1089,O -0,l
I
+
-0,3
752,4 432,2 -0,s
Ne 29,62 17 14,3 24,O
10 Ar 70,38 u. 18 14,3 100,l 752,4 643,8 -0,3
14,l 200,o 753,3 965,O - 0,l
1
-
+2,0
+4,5
-1,s
- - 1,7
-
-1,s
- 1,2
- 1,5
4- 495
- 1,6
-
- 1,3
t 2,o
f4,5
+ 2,o
+4,5
-
-1,3
- 1,l
0,6
-0,6
- 0,6
2,2
- 2,6
2,5
- 2,s
50
-
-
+2,a +4,5
353;s
525,7
186,9
277.9
413;41
1593
1867
1065
1251
1468
523,s
528,41
783,7
1159,2
471,4
703,7
1043,s
428,3
628,9
928,7
2997
3009
3518
4103
2690
3156
3687
2424
2828
3302
I
I
407,0/ 2312
609,3 2752
914,3 3260
412,6 2334
608,6 2748
908,9 3'240
402,5 2287
594,7 2687
884,O 3153
431,4
644,l
968,2
476,2
694,3
036,3
503,l
511,4
735,5
090,8
2447
2908
3447
2676
3133
3687
2843
2865
3321
3888
746
K. F. Kipphan
;M. Trautx u.
T a b e l l e 2 (Fortsetzung)
V. He-Ne-Ar
Korrekt. Promille
Nr
Grad Grad
/o
__.-
...
He 17,54
7
13 S e 55,76
Ar 2G,70 u. 8
12,6
12,8
12,7
13,O
He 18,83
1 13,l
11 Ne 37,03 u. 2
12,8
A r 44.14
12,G
He 19,83
13,o
9 13,l
15 S e 21336:
u.
10
13,l
Ar R8,5l
IIe 20,42
13,7
15 13,3
1f i Ne 4G,25
u.
16
Ar 33,33
14,O
He 35,94
8 13,l
13,l
17 Se31,93
u. 9 13,O
2
123
12,G
u. 3
mm
-1-
21,2
99,7
199,ci
20,2
20,7
99,9
199,9
20,8
100,3
200,4
23,2 I
100,O
200,2
23,4 I
99,4
200,O '
;
I
7,524 I 483,4
750.7 719.1
750,7 108533
759,3 447,9
752,3 447,4
75(i,2 676,O
7.52,8 1007,O
756,7 424,O
753,9 642,5
753,9 961,4
758,8 472,3
758,8 698,5
757,7 L034,7
746,7 458,9
746,4 675,l
746,4 1005,7
462.2
688,l
20,7' 754,l
99,7 , 754,l
I
I
I
22-1Glae ;Baron
-..
-~.-
~-
10 13,l 21,9 755.6
u. 11 13,l 100,l 754,2
13,2 199,9 7542
I 750,O
12,3
He 54929 I 3 12,3 1 20,O
20.3 ' 746.4
20
I
eec
I
-0,4
-01
-0,l
-0,5
-0,5
-0,2
-0,l
-0,7
-0,2
-0,l
-0,4
-0,2
-0,l
-0,4
-0.2
-0,l
-0,3
-0,l
4G0,O -0,3
li82,2 -0,l
L008,4
439,3 -0,4
440,6 -0 4
I+2,0
'+4,5
I
-
1 f2.O
+4,5
I 1+2,0
+4,5
I +2,0
+4,5
I c2,o
+4,5
-
- 1,3
- l,6
- 1,fi
-0,l
447,6
- 1,3 446,8
- 0,7 676,8
- 1,2 1010,2'
-0,6
- l,o
- 1,o
- 0,2
- 0,2
-0,4 1038,9 3692
- 2,3 457,7 2591
- 2,3 674,8 3041
- 2,3 1007,8 3574
+2,0
- l,o
- l,o
-
-0,8
+2,0
+4,5
-
2562
2554
3045
3580
459,5 2613
- l,o 682,8 3070
- l,o 1011,9 3502
- 1,7 438,4 2503
- 2,3 439.4 2506
- 1,9
- 1,9
Unsere Ke-Zahlen stimmen zu den ldessungen von Hrn.
R S. E d w a r d s l) in seiner Fehlergrenze. Die umgerechneten
Vi'erte von Hrn. R a n k i n e ? sind 0,s Proz. niedriger.
Auf die q-W'erte von Tab. 3 wurde das Nischungsgesetz
der inneren Reibung von N.T r a u t z 3 ) angewandt:
1) R. 6 . E d w a r d s , Proc. Roy. Soc. London. A. 119. 1928.
2) O . R a n k i n e , Phy8.Z. 11. 1910.
3) 31. T r a u t z , Ann. d . Phys. 141 8.2. S. 227-239. 1927.
Reibung, Warmebitung und Diffusion in Gasmischungen. IV 747
Ta be l l e 3
7. l o r
Nr.
~.
1 Gemisch
O/,,
1
20n
1 looo 1
2OOn
1998
1593
1251
1866
1468
I. H,-He
4
5
6
1
~
He 20,41
He 57.81
He 78;74
3520
3158
2826
He 36,60
He 59,66
2750
2787
2687
Ne 2 W 2
Ne 53,82
2908
3135
3321
13
14
15
16
17.
18
19
20
I
3446
3690
3886
1
1
3261
3288
3154
Ta be l l e 4
__
Nr.
1
I
4104
3684
3303
Gemisch n/a
He
Ne
Ar
He
Ne
Ar
He
Ne
Ar
He
Ne
Ar
He
Ne
Ar
He
Ne
Ar
He
Ne
Ar
He
Ne
Ar
17,54
55,76
26,70
18,83
37,03
44,14
19,83
21,66
58,51
20,42
46,25
33,33
35,94
31,93
32,13
47,46
35,52
17,02
51,75
32,lO
16,15
54,29
21,89
23,82
T
9 - 10' gef.
20
100
200
20
100
200
20
2740
3237
3790
2557
3045
3582
2411
2886
3415
2655
3147
3692
2569
3044
3574
2629
3100
-
2737
3233
3787
2534
3042
3580
2421
2898
3428
2651
3141
3690
2566
3044
3573
2631
3101
2602
3069
3593
2504
2957
3470
2603
3065
3687
2507
2961
3472
100
200
20
100
200
20
100
200
20
100
-
20
100
200
20
100
200
__
- 0,11
- 0.12
- 0,08
- 0,12
-0,lO
- 0,06
+0,41
+ 0,41
+0,37
-0,15
- 0,19
0,05
-0,11
0,03
0,07
O,O3
-
+
i +-
f 0,04
- 0,13
-0,16
I
50 *
+0,12
+0,13
+0,06
748
M . Trautz u. K . F. Kipphan. Gasmischungen. IT7
Als q von H2, He und Ar wurden die (bei H, und Ar
durch eigene Messungen bestatigten) Werte von Hrn. B i n k el e
eingesetzt, dessen Gase ungefahr gleichen Reinheitsgrad hatten
wie unsere, fur Ne die oben berechneten. Die Werte qlzs412
wurden aus den Kurven selbst bestimmt. Sie sind dann in
das t e r n k e Mischungsgesetz I] eingesetzt:
sa
= Sll%
+ Sz,Zy + S 3 3 2 ( l - x - y).
Die berechneten Werte stehen in Tab. 4 neben den gefundenen. Nur in einem Fall uberschreitet die Differenz die
q-Fehlergrenze. F u r alle praktischen Zwecke reicht diese
einfache Berechnung vollkommen aus. Nichts notigt auch
hier zur Beriicksichtigung von DreierstoBen.
Viakoeimetriache Analyae
Im q-x-Diagramm eines binaren Gemischs ohne Extremwert entspricht jeder Reibung nur ein Mischungsverhaltnis.
Bei Gemischen mit Extremwert gibt es einen Bereich, in dem
die Analyse durch q-Messung doppeldeutig ist (Beispiel: He-Ar
von 17 Proz. Ar an); zwischen beiden mSglichen x-Werten
entscheidet die Bestimmung einer anderen GroBe, z. B. der Dichte.
Bei ternaren Gemischen mu6 immer eine zweite Konstante neben q bestimmt werden, am besten die Dichte. Die
beiden Messungen werden vorteilhaft graphisch ausgewertet:
in dem die Linien gleicher Reibung enthaltenden Mischungsdreieck sucht man den Schnittpunkt der q-Kurve mit der
Geraden der gemessenen Dichte.
Die Analysengenauigkeit h h g t naturlich jeweils vom Kur.venverlauf und Mischungsverhaltnis ab.
Heidelberg, Juli 1929.
1) M. Trautz, Heidelb. Akad. Ber. 1929. ebenda friihere MiachungsansLtze und Literatur.
(Eingegangen 23. Juli 1929)
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