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Alt 16.07.2008, 10:24   #6   Druckbare Version zeigen
Spektro Männlich
Mitglied
Beiträge: 952
AW: Wieviel fl. Stickstoff für 1L Wasser??

Ich würde zunächst mal davon ausgehen, daß die Kontaktzeit vom Stickstoff durch das Verdampfen minimal ist, und die Eigenerwärmung von Stickstoff vernachlässigt werden kann, auch dadurch daß die Oberfläche des Wasserbehälters auf -196°C abgekühlt wird. Dadurch bleibt (als Näherung) erst mal nur die Verdampfungsenthalpie als kühlendes Element über.
Bleibt also auszurechnen, wieviel Energie es braucht, um 1kg Wasser auf 0°C runterzukühlen, und dann wieviel es noch braucht um das Wasser bei 0° gefrieren zu lassen.

Die entsprechenden Werte sind leicht zu finden:

http://de.wikipedia.org/wiki/Stickstoff
Verdampfungswärme bei -196°C: 0,199kJ/g bzw. 5,58 kJ/mol
Dichte(fl.) 807 g/l

http://de.wikipedia.org/wiki/Wasser#Eigenschaften_von_Wasser
spez. Wärmekapazität Cp = 4,18 kJ/(kg*K)
Schmelzenthalpie = 6,01 kJ/mol bzw. 333kJ/kg.

Man muss also grob vereinfacht für 1kg Wasser 4,18 * 20 + 333 kJ/kg = 416,6 kJ/kg aufbringen. Das entspricht der Verdampfung von 2,09 kg, bzw. 2,6 l Flüssigstickstoff.

In der Praxis wird man allerdings eher deutlich mehr brauchen, weil ja auch das Wassergefäß und der umgebende Behälter abgekühlt werden müssen (und die werden dann wirklich auf -196°C abgekühlt), das entstehende Eis am Gefäßrand erst mal den Kältetransport zum restlichen Wasser verhindert, Wasserdampf aus der Umgebungsluft am Gefäßrand kondensiert und festfriert usw....

Geändert von Spektro (16.07.2008 um 10:33 Uhr)
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