Keimbildung - Neue Ergebnisse aus der Überschalldüse

Alexandra Manka, Februar 2008

Das homogene Keimbildungsverhalten der Alkohole 1-Propanol, 1-Butanol und 1-Pentanol wurde mit Hilfe zweier Überschalldüsen-Experimente unter identischen Bedingungen untersucht. Mit Hilfe von statische Druckprofilmessungen in zwei Düsen mit unterschiedlichen Expansionsraten wurden die onset-Bedingungen, wie der Partialdampfdruck des jeweiligen Alkohols, die Temperatur, die Übersättigung und die charakteristische Keimbildungszeit bei der maximalen berechneten Keimbildungsrate ermittelt. Es stellte sich heraus, dass die Alkohole nicht wie Wasser je nach Düse unterschiedliche onset-Datensätze lieferten [Kim, Y. J., Wyslouzil, B. E., Wilemski, G., Wölk, J., and Strey, R., J. Phys. Chem. 108 (20), pp. 4365 (2004).], sondern dass die Datensätze in einem Volmer-Plot auf einer Geraden zusammenfallen. Die durch die Druckprofilmessungen erhaltenen Daten bildeten die Basis für die Kleinwinkel-Röntgenbeugungs-Experimente. Die gemessenen Spektren wurden mit Hilfe einer Schulzverteilung angepasst und lieferten Radien in der Größenordnung von <r> =  2  10 nm mit einer Größenverteilung von ?r = 0.5-3 nm, was einer Polydispersität von P ? 0.27 entsprach. Die Größenordnung der Partikeldichten bewegten sich im Rahmen von N = 1 6?1012 cm-3. Ein Vergleich mit den von Ghosh ermittelten Daten [Ghosh, D., New Insights into Nucleation, Dissertation, Universität zu Köln, 2007.] liefert eine recht gute Übereinstimmung. Über die Partikeldichte und die Keimbildungsdauer gelang es, die experimentelle Keimbildungsrate Jexp = N/?t als Funktion der Temperatur und Übersättigung zu bestimmen. Diese lag im Bereich von Jexp = 1-5?1017 cm-3s-1 und stimmt ebenfalls recht gut mit Literaturdaten überein.