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Kategorie: > Wissenschaft > Physik / Chemie
Wärmeleitfähigkeit Wasser im Überkritischen Bereich
Gast (M.Z.)
(Gast - Daten unbestätigt)

  17.11.2006

Hallo,

Wir hatten heute eine kleine Diskussion und suchen eine Lösung.

Die Frag Lautet: Besitzt die Wärmeleitfähigkeit von Wasser einen Sprung im Überkritischen Bereich?

Erläuterung:

Angenommen ich verdichte flüssiges Wasser auf einen Druck der über dem Kritischen Druck (>220bar) liegt.

Nun erwärme ich das wasser. Da ich mich im Überkritischen Bereich befinde Verdamft das Wasser ab der kritischen Temperatur (>647K) Schlagartig.

Ändert sich nun die Wärmeleitfähigkeit auch schlagartig?

Wie ist das Chemisch zu erklären?

Konnte bisher keine Tabellen mitwerten finden, noch eine Erklärung für die bestimmung der LEitfähigkeit aus den Chemischen eigenschaften eines Stoffes.

Also fröhliches Konbel hoffe auf eure hilfe



Anzahl der unterhalb stehenden Antworten: 4
Gast (M.Z)
(Gast - Daten unbestätigt)

  22.11.2006


Danke jetzt hat es Klick gemacht.

Heiner Grimm
(gute Seele des Forums)

  21.11.2006
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von M.Z. vom 21.11.2006!  Zum Bezugstext

Hallo Michael,

"Die Änderung des Agregatzustandes müsste jedoch trotzdem Schlagartig erfolgen."

Du lässt ja wirklich keine Ruhe mit "schlagartig".

"In dem Bereich ist das dann nur eine Änderung der inneren Chemischen Bindung der Moleküle- was man wieder den Chemikern überlassen sollte- die Messbaren Größen verändern sich allerdings stetig."

Nicht nur die "messbaren Größen", denn die sind eine Funktion der Molekülzustände und Molekül-Interaktionen. Auch diese gleichen sich stetig einander an, bis Dampf und Flüssigkeit dasselbe sind. Wenns denn sein muss, kannst Du das Erreichen der absoluten Gleichheit als "schlagartig" bezeichnen, nach dem Motto: Jetzt war ich schon 4 Stunden Richtung Hamburg unterwegs und nun bin ich schlagartig da.

"Habe gelesen, das sich in dem Bereich schlieren bilden. Gesehen hab ich es noch nicht. Über eine nähere Beschreibung würde ich mich sehr freuen!!"

Wenn die Dichten (und Oberflächenspannungen etc.) von Dampf und Flüssigkeit fast gleich sind, wird es diese Schlieren beim leichtesten Schütteln geben. Gesehen hab ich sie aber auch noch nicht.

"Hier sieht man das Übrigens für C02:
http://www.nottingham.ac.uk/supercritical/scintro.html
(Punkt 5 tritt dann schon recht schlagartig auf)"

Da sieht man doch, dass es allmählich geht: Erst eine klare Phasengrenze, die kurz vorm kritischen Punkt kaum noch erkennbar ist und ab dem k.P. ganz verschwunden ist. Beim Abkühlen ist mehr zu sehen, weil sich ja nicht der untere Teil wieder verflüssigt, sondern die flüssige Phase sich überall zugleich bildet und somit ein Nebel entsteht. Leider ist der Animation nicht zu entnehmen, welches Bild bei welcher Temp./Druck aufgenommen wurde.

"Oder gibt es eine Größe die einen Sprung aufweist?"

Nicht dass ich wüsste.

Grüße
Heiner
Gast (M.Z.)
(Gast - Daten unbestätigt)

  21.11.2006
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Heiner Grimm vom 17.11.2006!  Zum Bezugstext

Hallo Heiner,

Danke für deine Antwort, das im Kritischen Punk sich vor allem die Dichte von Wasser und Dampf annähern wusste ich schon.

Die Änderung des Agregatzustandes müsste jedoch trotzdem Schlagartig erfolgen. In dem Bereich ist das dann nur eine Änderung der inneren Chemischen Bindung der Moleküle- was man wieder den Chemikern überlassen sollte- die Messbaren Größen verändern sich allerdings stetig.

Habe gelesen, das sich in dem Bereich schlieren bilden. Gesehen hab ich es noch nicht. Über eine nähere Beschreibung würde ich mich sehr freuen!!

Hier sieht man das Übrigens für C02:
http://www.nottingham.ac.uk/supercritical/scintro.html
(Punkt 5 tritt dann schon recht schlagartig auf)

Die Zustandängerung kommt übrigens aus einem Kraftwerkskessel/Wärmetauscher. Wenn man unterkritisch verdampft muss man im Bereich der Verdampfung (waagerechte im hs Diagramm) besonders Aufpassen. Wegen Dampfblasen und der unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit von Dampf und Wasser kann es zu hohen Temperaturspitzen kommen. (Sieht man ja auch in deiner Tabelle Schön). Daher hat man in Diesem Fall besonders Warmfeste Verdampferflächen.  

Wir hatten den Disput ob das im Überkritischen auch nötig ist. Aanscheinend ja nicht, da man einen schönen stetigen Verlauf aller relevanten Größen hat.

Oder gibt es eine Größe die einen Sprung aufweist?

Gruß Michael
Heiner Grimm
(gute Seele des Forums)

  17.11.2006

Hallo,

da habt ihr offenbar etwas falsche Vorstellungen vom kritischen Zustand. Bei Erhöhung des Drucks auf >220 bar befindet sich das Wasser weiterhin im ganz normalen flüssigen Zustand. Bei Steigerung der Temperatur nähert sich das Wasser zunehmend der kritischen Temperatur, wobei sich die physikalischen Eigenschaften von Wasser und W.dampf immer mehr annähern. Ab der kritischen Temperatur sind Wasser und Dampf identisch. Es gibt keine "schlagartige Verdampfung" am kritischen Punkt, es gibt dann überhaupt keine Verdampfung mehr. Die Wärmeleitfähigkeit ändert sich vor, nach und beim Übergang in den kritischen Zustand stetig.

Hier mal ein paar Werte bei Sättigungsdruck, ums zu verdeutlichen:

Temp.(C)....Lambda(W/K/m)
.............Wasser......Dampf
300..........0,542.......0,0747
340..........0,457.......0,119
370..........0,347.......0,307
374,15............0,268 (Wasser = Dampf)

300bar, 500C: Lambda=0,113 W/K/m

"Konnte bisher keine Tabellen mitwerten finden, noch eine Erklärung für die bestimmung der LEitfähigkeit aus den Chemischen eigenschaften eines Stoffes."

Die betreffende Theorie auf Molekularebene ist mir ehrlich gesagt zu hoch, das überlasse ich den theoretischen Chemikern.

Grüße
Heiner



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