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 15.02.2018, 17:12   #1   Druckbare Version zeigen
Aage Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
elektrische Doppelschicht bei hohen Strömen

Hallo,
eine elektrische Doppelschicht hat in wässriger NaCl Lösung (Meerwasser) einen Widerstand von 1 bis 5 Ohm/cm2 und eine Kapazität von etwa 10µF
cm/2. Ändert sich das bei hohen Strompulsen, etwa 100A/cm2 für ~ 1ms?
Hintergrund der Frage: Ich möchte ein Ersatzschaltbild für den Einschlag eines Blitzes in ein Segelboot aufstellen. Der Mast ist aus Alu und elektrisch mit einer Cu-Platte aussen am Rumpf verbunden. Wenn man annimmt, dass sich z.B. der Widerstand von
1 bis 5 Ohm/cm2 nicht ändert, so erhält man kurzfristig eine Spannung von 100 bis 500 Volt.
Da sollte sich doch dramatisch etwas ändern?
Fragt Aage
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Alt 15.02.2018, 18:35   #2   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.313
AW: elektrische Doppelschicht bei hohen Strömen

Hi Aage,

die Doppelschicht entsteht nur wenn ein Strom fließt, bzw. eine Spannung in der Größenordnung der Zersetzungsspannung anliegt.
Die Blitzspannung durchschlägt jede Doppelschicht und erzeugt ein Plasma mit sehr geringem elektrischem Widerstand, durch den dann einige hundert kA fließen.

Freundliche Grüße
cg
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Alt 15.02.2018, 21:40   #3   Druckbare Version zeigen
Aage Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
AW: elektrische Doppelschicht bei hohen Strömen

Zitat:
Zitat von cg Beitrag anzeigen
... Die Blitzspannung durchschlägt jede Doppelschicht und erzeugt ein Plasma mit sehr geringem elektrischem Widerstand, durch den dann einige hundert kA fließen.
Freundliche Grüße
cg
Hallo cg,
wie groß ist der Widerstand dort? Gibt es Messungen oder Veröffentlichungen? Wie schnell geht so ein Durchschlag? Verdampft Wasser? Eine Blase verdampften Wassers, das ja ~50cm unter der Wasseroberfläche entsteht, müsste sofort wieder kollabieren.
Gruß.
Aage
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Alt 15.02.2018, 22:25   #4   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.313
AW: elektrische Doppelschicht bei hohen Strömen

Hi Aage,

dazu findest Du einiges bei wikipedia unter dem Stichwort "Blitz" und "Plasma".
Ja, es verdampft Wasser. In einem Baum verdampft der Saft. Der Dampfdruck sprengt den Stamm der Länge nach. Sicher kollabiert die Blase unter Wasser sofort wieder. Das dauert aber länger als die Bildung. Wenn die Platte im Wasser nahe des Rumpfs angebracht ist und der Rumpf nichtleitend, wird der Druckstoß den Rumpf eindrücken. Wenn der Rumpf leitend ist und elektrisch mit dem Mast verbunden, wird sich der Strom verteilen.

Freundliche Grüße
cg
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Alt 17.02.2018, 00:07   #5   Druckbare Version zeigen
Aage Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 3
AW: elektrische Doppelschicht bei hohen Strömen

Hallo cg,
das finde ich alles plausibel. Aber ich möchte meine Frage widerholen: Kannst du mir eine Literaturstelle nennen? Oder eine Arbeitsgruppe, die sich damit beschäftigt? Bei Wikipedia habe ich unter Blitz und Plasma lange nachgewühlt und nichts Passendes gedunden.

Aage
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Alt 18.02.2018, 07:31   #6   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.313
AW: elektrische Doppelschicht bei hohen Strömen

Hi Aage,

leider habe ich keine Literaturhinweise dazu. Frage mal bei Fa. Dehn, die zahlreiche Blitzschutzprodukte entwickelt hat. In Skandinavien soll es irgendwo Blitzsammler bzw. Blitzkraftwerke zu Forschungszwecken geben oder es hat sie mal gegeben...
Das Problem ist sicher, dass Blitze sehr unterschiedliche Eigenschaften haben, die nicht mit einer einfachen Theorie erklärt werden können.

Freundliche Grüße
cg
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blitz, doppelschicht

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