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Die Zahl der Wassertrpfchen bei der Kondensation auf verschiedenen festen Stoffen.

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G. Tammann u. W . Aoehme. Die Zahl der Wassertropfchen
USUL
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D i e ZahE der Wassertrapfchen 6eB d e r Eondensat4on
auf verschiedenem feeten Stoffen.
Von G. l’ammanm zlnd W. Boehme.
(Mit 1 Figur)
U’enn an Wasserdampf gesattigte Luft init einem festen Stoff
in Beriilirung kommt, dessen Temperatur ein wenig uater der der
gesattigten Luft liegt, so kondensieren sich bekanntlich Tropfchen
auf der Oberflache des festen Stoffes. Die %ah1 dieser Tropfchen
unter ‘sonst gleichen Bedingungen hiingt in reclit hohem MaRe von
der Natur des festen Stoffes ab.
Der Ort der Bildung eines Wassertropfchens auf der Oberfliiche des festen StoBes Andert sich bei wiederholter Kondensation
nicht. Die Triipfchen bilden sich also nicht in der Luft dicht iiber
der Oherfliiche und senken sich dann auf die Oberflache, sondern
die Kondensationszentren sind auf der Oberflache selbst zu suchen.
Um das zu zeigen, wurden auf einem polierten, harten Nickelpyattchen
Wassertropfchen erzeugt, darauf wurde das Plattchen bei 50facher
VergroBerung photographiert. Nach etwa 6 Std. wurden die Tropfchen verdampft, darauf unter den fruheren Bedingungen wieder erzeugt und an der gleichen Stelle wieder photographiert. Legt man
dann die beiden Photos iibereinander, so daB mehrere Marken auf
ihnen iibereinander fallen und durchsticht die Tropfchen des oberen
Photos init einer Nadel, so wurden bei 500 Stichen durch die Triipfchen des oberen Photos auch 500 Trijpfchen des unteren Photos
getroffen.
Wurde dann das Plattchen 1 Stunde auf 750° im Wasserstoffstrom erhitzt und auf ihm wie zuvor wieder Tropfchen erzeugt, so
stimmten die Orte der Tropfchen nicht mit denen vor der Erhitzung
iiberein.
Die Zahl der Tropfchen auf harten und weichen Metallpliittchen
ist nicht wesentlich verschieden. Auf einem polierten harten Nickelblech (840/, Walzgrad) bildeten sich auf 0,Ol inm2 120-120 Tropfchen und nach dem Erhitzen wiihrend 1 Std. auf 750° im Wasserstoffstrom entstanden 105 15 Tropfchen. Auf einem harten Silberblech (80O I i , Walzgrad) bildeten sich auf 0,Ol mm2 170 &- 15 Tropfchen
und nach dem Erhitzen des Pkttchens wahrend 1 Std. auf 200°
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Annalen cler Physik. 5 . Folge. Band 22. 2935
185 & 20 Triipfchen. Auf einem Goldblech wurden im harten Zustande (SOo/, Walzgrad) auf 0,01 mm2 198 & 10 Trirpfchen geziihlt
und nach 1stundigem Erhitzen auf 200 O 185 & 10 Trirpfchen. Auf
den Schleifrillen der harten polierten Plattchen von Mg, Al, Zn,
Fe, Ni, Sb, Cu, Ag, Au und Pt waren die Tropfchen grol3er und
dicliter aneinander gereiht als in ihrer Umgebung, auf den weichen
Pliittchen traten die Schleifrillen d1mh eine erhiihte Zahl von Wassertriipfchen nicht mehr deutlich hervor.
Von der Orientierung der Kristallitenebene hiingt die Triipfclienzalil nicht ab, zahlt man die Tropfchen an der Qrenze zweier oder
mehrerer Kristallite, auf den oberen Flachen der GuBlamellen von
Sn, Zn, Cd und Bi, so findet man Schwankungen, welche die der
Zahlungen auf ein und denselben Kristalliten nicht uberschreiten.
Erhitzt man ein Eisenylattchen 1 Std. lang im Wasserstoff auf 750",
so treten die Iiristallitengrenzen als feine Rillen deutlich hervor.
An den Stellen, an denen mehrere Rillen zusammentreffen, findet
man nach der Kondensation grijfiere Wassertropfchen als auf der
Oberflache der Kristallite. Die erste Kondensation ist an den Stellen
der groBeren Tropfchen erfolgt, und an ihnen hat man eine Anreicherung der Beimengungen anzunehmen.
Die Konclensation wurde dadurch ausgefulirt, daB an Wasserdampf gesattigte Luft iiber ein Plattchen geleitet wurde, dessen
Temperetur in der Regel 6 O nnter der
der gesiittigten Luft lag.
Das zu untersuchende Pliittchen
wurde mittels Woodscher Legierung
auf die ebene FlBche eines Kupferzylinders A (Fig. 1) gekittet. Dieser
Kupferzylinder lronnte durch striimendes
Fig. 1.
Leitungswasser
auf 12,O & 0,2O gehalten
Kondensationskammer
werden. Der Kupferzylinder mit der
Probe befand sich in einem Messingrohr D, das oben durch eine
Glasplatte F abgeschlossen war und unten durch einen langen
Gummistopfen E. I n den Raum C lronnte die mit Wasserdampf
bei 18,O & 0,2O gesattigte Luft iiber die Probe P geleitet werden.
Die mit Wasserdampf vorgesattigte Luft aus einem Gasometer trat
zur vollsthdigen Sattigung in das GefiB B, das mit feuchtem Filtrierpapier gefiillt war, und sattigte sich mit Wasserdampf bei der
Temperatur des Wasserbades, welches die GefaBe B und C umgab.
Die Kondensation des Wasserdampfes auf der Probe P wurde mikroskopisch bei 20 facher VergroMerung verfolgt. Die StrGinungsgeschwindigkeit betrug 50 cm3/min. Die anfangliche Tropfenbildung
G. Tammann u. W . Boehme. Die Zahl der Wassertropfchenusw.
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konnte bei der schwachen VergroBerung nicht verfolgt werden, aber
nach 30Sek. waren die Tropfchen deutlich sichtbar und von 30 bis
BOSekunden nahm nur ihre GroBe, nicht aber ihre Zahl zu. Zur
Zahlung der Tropfen wurde na.ch 30Sek. langem Durchleiten der
gesattigten Luft der Luftstrom abgestellt un d die Zahlung ausgefiihrt.
Wahrend des Auszahlens in 5-10Min.
anderte sich weder die Zahl
noch die GroBc der Tropfchen. Die Durchmesser der Tropfen lagen
zwischen 0,001 und 0,Ol mm.
Die Differenz der Temperaturen der an Wasserdampf gesattigten
Luft und des Plattchens ist auf die Zahl cler kondensierten Trijpfchen ohne EinfluB.
Die Tropfenzahl pro 0,Ol mme auf den OberflLchen von drei Metallen, deren
Temperatur 12,O
0,2O betrug, bei einer Temperatur der an Wasserdampf
gesattigten Luft
+
von 18,O
* 0,2O
von 14,O f 0,2O
498 & 38
375 f 30
133 f 28
387 f 55
368 f 33
140 =k 330
Die Oberflachen der untersuchten Metalle waren entweder poliert
auf einer Tuchscheibe mit fein verteilter Tonerde, oder die oberen
Flachen von GuBlamellen. Beim Zink war die Tropfenzahl auf
beiden Arten von Oberfiachen nngenahert dieselbe.
Die Temperatur der mit Wasserdainpf gesiittigten Luft betrug
18,O _t 0,2O und die Temperatur der Plattchen 12,O f 0,2O.
In der folgenden Tabelle sind die Mittel der Tropfenzahlen
aus drei Zahlungen auf verschiedenen Metallen angegeben, die Metalle
sind nach der Spannungsreihe geordnet.
fur polierte
Metalle
xg
A1
Zn
Fe
Cd
Ni
Sn
1000 &
620 &
530 +Z
395
110
80
50
40
120
30
*
7
505 f 100
-
170 f_ 15
340 f_ 25
fur polierte
Metalle
fur
GuBlamellen
272 f 20
275 & 25
-
cu
Ag
1) 1
yu
225 4z 25
170 f 10
180 & 25
198 f 18
-
250
* 15
-
-
Die vier unedelsten Metalle zeichnen sich durch eine besonders
hohe Tropfenzahl aus, dann folgen Cd und Ni mit abnorm kleinen
Tropfenzahlen und schlieBlich schwankt die Tropfenzahl bei den
edlen Metallen um den Wert 200 auf 0,01mm2.
SO
Annalen der Physik. 5. Folge. Band 88. 1935
Rei der Kondensation auf Glas betrug die Tropfenzahl auf
0,01 mm2 nur 115 f. 10, sie war also halb so groB als auf den edlen
Xetallen. S u f einer gealterten Glimnierspnltlamelle betrug sie auf
0,Ol mm2 1 7 5 k 30, wiihrend auf einer frischen gespalteten Glimmerlamelle nach der Kondensation ein zusammenhlngendes Wasserhiiutchen die Oberflache bedeckte l). Zusammenhiingende Fliissigkeitsschichten bildeten sich auf den Oberfliichen von Glas, Zn, Fe,
(Id, Ni, Sn, Sb, Bi, Ag, Pt und Au bei der Kondensation der Danipfe
von Bezlzol, Athylalkohol und Tetrachlorkohlenstoff. Die Temperatur
der Plattchen betrug hierbei 12,O 0,2 O, die der DIimpfe 18,O % 0,2".
Heim Oberleiten der mit diesen Diimpfen gesattigten Luft verdicken
sich die Fliissigkeitsschichten, was an der .bilerung ihrer Farbe
zu erkennen war. Ob sich zu Beginn der Kondensation auch hier
Trapfchen bilden, welche zu einer gleichmiifiigen Schicht znsamnienlaufen, oder ob die Kondensation in ihrem ersten Stadium gleichin8Wig erfolgt, mag dahingestellt bleiben.
Auf den Oberfiachen yon Metallen sirid also gewisse Orte dadurch ausgezeichnet, daB auf ihnen die Kondensation von Wnsserdampf erfolgt.
Die OberHiichen der unedlen Metalle sind bedeckt von Oxyclschichten, welche einige Oxydmolekiile dick sind, auf diesen Schichten
lagern wie auf den Oberfliichen der edlen Metalle noch adsorbierte
Gasschichten. Die Kondensation der Wassertriipfchen findet also
auf Oberflkchen lromplizierten Aufbaus statt, auf welche die eigentliche Netalloberfliiche von nur mittelbarem EinfluB ist. Immerhiii
liegt die Annahme nahe, daB die Kondensationsorte durch eine Anhrtufung von Fremdoxyden bei den unedlen Metallen und auf eine
Anhaufung von Fremdatomen bei den edlen Metallen zuriickzufuhren
sind, diese Anhaufungen miifiten weiter die adsorbierten Gasschichten
so beeinflussen, daB anf ihnen Konclensationsorte entstehen.
1) G . T a m m a n n , Ztschr. f. morg. u. allg. Chern. 130. S. 87. 1823.
G iit.ti n g en.
(Eingegangen 4. nezeinber 1934)
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