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Alt 21.09.2006, 23:49   #1   Druckbare Version zeigen
arizona Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 119
Berechnung/Abschätzung von Oberflächenenergien

Grundlage ist dieser Thread.
Die Frage lautet nun also, ob es Konzepte gibt, mit denen man die Oberflächenenergie abschätzen kann.
Genaue Berechnungen bringen mich leider nicht weiter, da nach diesen in mündlichen Prüfungen eher selten gefragt wird.

Danke im voraus
ari
arizona ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 22.09.2006, 01:11   #2   Druckbare Version zeigen
BU Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.504
AW: Berechnung/Abschätzung von Oberflächenenergien

Messung des Randwinkels (Kontaktwinkels):
Kontaktwinkel: Winkel, den eine Tangente an die Tropfenkontur im Drei-Phasen-Punkt zur Oberfläche des Festkörpers bildet und somit ein Maß für die Benetzbarkeit einer Oberfläche oder Grenzfläche durch eine andere Phase darstellt. Je größer der Kontaktwinkel, umso schlechter ist die Benetzung.



Beispiel (Hydrophobe Silikonöle):
http://edoc.hu-berlin.de/dissertationen/chemie/mundry-tobias/HTML/index.html

Neben dem statischen und dem Schweredruck hat auch der durch Molekularkräfte hervorgerufene Kapillardruck Einfluß auf die Füllstände in den Meßzylindern. Er hängt wesentlich von der Oberflächenspannung, dem Gefäßdurchmesser und dem Randwinkel zwischen Flüssigkeit und Gefäßwand ab. Zur möglichst exakten Abschätzung des Einflusses dieser Parameter und ihrer Änderungen werden anstelle der bisher für Schlauchwaagen verwendeten, stark vereinfachten Beziehungen neuere, in der physikalischen Fachliteratur angegebene Formeln benutzt. Hierdurch ergeben sich im Vergleich mit veröffentlichten Abschätzungen anderer Autoren zum Teil erhebliche Unterschiede. Im Hinblick auf die mit Präzisionsschlauchwaagen angestrebte Genauigkeit kann sich ferner eine bisher nicht beachtete Randwinkelhysterese, in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung der Flüssigkeit und der Konstruktion des Füllstandsmeßsystem, auswirken.

Anwendung von Schlauchwaagen: http://de.wikipedia.org/wiki/Schlauchwaage
Wird der statische Gleichgewichtszustand der Flüssigkeit in einem hydrostatischen System durch eine Punktverlagerung oder infolge temperaturbedingter Konvektion gestört, so ergeben sich bis zur Beruhigung der Flüssigkeit in Abhängigkeit von den Systemparametern (Schlauchlänge, Zylinder- und Schlauchdurchmesser, Viskosität und Dichte der Flüssigkeit) gedämpfte periodische oder aperiodische Änderungen der Füllstände. Zur Beschreibung dieser Bewegungen sind die bekannten physikalischen hydrodynamischen Grundgleichungen hinsichtlich der Genauigkeit und Konstruktion von Präzisionsschlauchwaagen erweitert und die verschiedenen Parametereinflüsse auf die Beruhigungszeit und die Periodendauer neu abgeschätzt worden. So wurde auch der zusätzlich durch den Druckausgleichschlauch hervorgerufene dämpfende Einfluß theoretisch erfaßt.

http://www.gia.rwth-aachen.de/Veroeffentlichungen/Abstracts/?vno=31

Anwendung von Testtinten bekannter Oberflächenspannung
und Messung des Randwinkels: http://otech7.tuwien.ac.at/hydro_sk1_d.html

Abschätzung für Hg/Luft:
http://matheplanet.com/default3.html?call=viewtopic.php?topic=54824&ref=http%3A%2F%2Fwww.google.de%2Fsearch%3Fsvnum%3D10%26hl%3Dde%26lr%3D%26q%3Dabsch%25C3%25A4tzung%2520randwinkel%26btnG%3DSuche%26sa%3DN%26tab%3Diw

Geändert von BU (22.09.2006 um 01:24 Uhr)
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Alt 22.09.2006, 13:45   #3   Druckbare Version zeigen
arizona Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 119
AW: Berechnung/Abschätzung von Oberflächenenergien

Vielen Dank schonmal!
Ich werde mich daransetzen, sobald ich zu Hause angekommen bin.

mfg
ari
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Alt 22.09.2006, 14:07   #4   Druckbare Version zeigen
BU Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.504
AW: Berechnung/Abschätzung von Oberflächenenergien

Abschätzung von liegenden Tropfen bei großem Krümmungsradius:

Oberflächenspannung = 1/2 * (rhoTropfen - rhoLuft) * g * h2

Fehler dieser Näherung ca. +/- 7%.

Theoretisch: Lösung einer nicht-linearen Differentialgleichung 2.Ordnung
Lit.: J.Padday, Surface and Colloid Science, Wiley (1969)
J.N.Butler,B.H.Bloom, Surface Sci. 4, 1 (1966)
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Alt 23.09.2006, 14:45   #5   Druckbare Version zeigen
arizona Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 119
AW: Berechnung/Abschätzung von Oberflächenenergien

Ich hatte den Text nur kurz überflogen, weil ich ihn nicht ohne vieles Nachdenken verstanden hätte.
Dass er leider nicht so hilfreich war, wie erhofft, ist nicht allzu schlimm. Ich würde auf das Thema nur am Rande eingehen, wenn ich die Gelegenheit dazu bekäme, ist ja nur ne mündliche Prüfung.

Die letzte Idee, erfordert Kenntnis der jeweiligen Submlimationsnergien, bei den vielen verschiedenen Stoffen, ist es nicht sinnvoll, damit anzufangen, alles auswendig zu lernen. Das einzige für meine Zwecke relevante Lösungsmittel, ist Wasser, diesen einen Wert könnte ich also auch noch lernen. Ich glaube aber eher nicht, dass derartige Überlegungen überhaupt von mir verlangt werden...

Ich danke allen Beteiligten für ihre Bemühungen.

mfg
ari
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