Physikalische Chemie
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Physikalische Chemie Ob Elektrochemie oder Quantenmechanik, das Feld der physikalischen Chemie ist weit! Hier könnt ihr Fragen von A wie Arrhenius-Gleichung bis Z wie Zeta-Potential stellen.

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Alt 22.06.2008, 19:21   #1   Druckbare Version zeigen
tufffy  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 2
Simulation der Diffusion von Gasgemischen?

Hallo zusammen,

ich habe folgendes Problem:

in einer Photolysezelle betreibe ich eine Laserphotolyse. d.h. ich erniedrige die Konzentration eines Vorläufers schrittweise durch gepulste Laserphotolyse. Es handelt sich dabei um ein stationäres System, es wird also während einer Photolyse mit z.B. 100 Laserpulsen kein Stoff in die Zelle hinein oder heraus transportiert.
Dabei hat der mittig positionierte Laserstrahl aber einen kleineren Durchmesser als die Photolysezelle, es kommt also auf einer zentralen Achse durch die Photolysezelle zu einer Abnahme der Vorläuferkonzentration, die durch Diffusion des Vorläufers von außen nach innen teilweise wieder ausgeglichen wird. Der Vorläuferumsatz in der gesamten Photolysezelle liegt unter 1% liegt. Da aber das Laserstrahlvolumen klein (1:10) gegenüber der Photolysezelle ist, könnte es zu trotzdem zu einem erheblichen Ausbleichen der Gasmischung im Laserstrahl kommen.
Ich möchte jetzt wissen, wie stark die Gasmischung im Laserstrahl ausbleicht, wie stark also die Vorläuferkonzentration während der Photolyse abgesenkt wird, bzw. wie schnell die Konzentrationsunterschiede durch Diffusion wieder ausgeglichen werden.

Bekannt ist der Diffusionskoeffizient des Vorläufers, die Photolysefrequenz, die Geometrie von Zelle und Laserstrahl und die mittlere Vorläuferkonzentration in der gesamten Photolysezelle.

Bekannt ist mir die Berechnung des sogenannten Verschiebungsquadrats, das ist die Entfernung, die ein diffundierendes Teilchen statistisch zurücklegt:
{x^2 = 2 D t } mit D als Diffusionskoeff. und t der Zeit
aber das liefert mir persönlich keine Aussage, die genau genug ist...

gibt es irgendeine einfache Möglichkeit dies zu berechnen oder ein schon vorhandenes Programm, was so etwas simulieren kann? Es müsste quantitative Aussagen machen können zur Konzentrationsänderung meines Vorläufers.

Vielen Dank schonmal für alle Tips!
tufffy ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 22.06.2008, 22:08   #2   Druckbare Version zeigen
Rosentod Männlich
Moderator
Beiträge: 9.244
AW: Simulation der Diffusion von Gasgemischen?

AmazonThe Mathematics of Diffusion sollte weiter helfen.

Ohne Zeichnung verstehe ich das System leider nicht.
__________________
Lohnende Lektüre: die Kunst des Fragens (engl. Original: smart questions)
Rosentod ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 22.06.2008, 22:22   #3   Druckbare Version zeigen
tufffy  
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 2
AW: Simulation der Diffusion von Gasgemischen?

sieht so aus:

internet zelle+photovolumen.JPG
tufffy ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 23.06.2008, 09:56   #4   Druckbare Version zeigen
Spektro Männlich
Mitglied
Beiträge: 952
AW: Simulation der Diffusion von Gasgemischen?

Die Frage ist, ob die Beschreibung mit einfacher Diffusion da ausreicht?

Wenn die Substanz im Volumen wo der Laserstrahl durch die Zelle geht absorbiert, erhitzt sich dort lokal das Gas, und expandiert. Das gibt dann eine radiale Stoß- bzw. Schallwelle (-> Photoakustik-Spektroskopie).

Diese Welle wird natürlich auch zu zusätzlicher Durchmischung in der Zelle führen. Wie stark dieser Effekt ist und ob der schonmal genau untersucht wurde, kann ich allerdings nicht sagen.
Spektro ist offline   Mit Zitat antworten
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diffusion simulation gase

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