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Kritische Temperatur von Gasen

1869
  • Thomas Andrews
Laborszene aus dem 19. Jahrhundert zur Veranschaulichung der kritischen Temperatur von Gasen in der Thermodynamik.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Die kritische Temperatur ist die Temperatur, oberhalb derer sich unabhängig vom angelegten Druck keine klar definierte flüssige Phase mehr bilden kann. DruckJedes Gas besitzt eine spezifische kritische Temperatur. Um ein Gas zu verflüssigen, muss es zunächst unter diese Temperatur abgekühlt werden. Dieses von Thomas Andrews begründete Konzept ist grundlegend für das Verständnis der Bedingungen, die für jeden Verflüssigungsprozess erforderlich sind.

Thomas Andrews’ Experimente mit Kohlendioxid in den 1860er Jahren waren von entscheidender Bedeutung. Er maß akribisch die Druck-Volumen-Temperatur-Beziehungen (P-V-T) und entdeckte, dass CO2 oberhalb von 30,98 °C (304,1 K) nicht mehr verflüssigt werden konnte, ganz gleich, wie viel Druck ausgeübt wurde. Er nannte dies die ‘kritische Temperatur’. Unterhalb dieser Temperatur würde eine Erhöhung des Drucks auf das Gas schließlich dazu führen, dass es zu einer Flüssigkeit kondensiert. Bei der kritischen Temperatur selbst geht das Gas bei einem bestimmten ‘kritischen Druck’ und ‘kritischen Volumen’ in eine Flüssigkeit über, ein Zustand, der als kritischer Punkt bezeichnet wird. An diesem Punkt sind die Dichten der flüssigen und der gasförmigen Phase gleich, und der Meniskus, der sie trennt, verschwindet. Die Substanz wird zu einem überkritischen Fluid, das sowohl die Eigenschaften eines Gases als auch die einer Flüssigkeit besitzt. Diese Entdeckung war von entscheidender Bedeutung, denn sie erklärte, warum frühere Versuche von Wissenschaftlern wie Faraday, Gase wie Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff zu verflüssigen, gescheitert waren: Sie kühlten die Gase nicht unter ihre jeweiligen, viel niedrigeren kritischen Temperaturen, eine Voraussetzung für die Verflüssigung durch Kompression.

UNESCO Nomenclature: 2212
- Thermodynamik

Typ

Physikalisches Prinzip

Störung

Grundlegendes

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Boyle'sches Gesetz (Beziehung zwischen Druck und Volumen)
  • Charles'sches Gesetz (Beziehung zwischen Volumen und Temperatur)
  • Amagats Experimente zur Kompressibilität von Gasen bei hohen Drücken
  • Michael Faradays frühere, teilweise erfolgreiche Versuche zur Gasverflüssigung

Anwendungen

  • Verflüssigung von Erdgas (LNG)
  • Produktion von flüssigem Sauerstoff und Stickstoff für industrielle und medizinische Zwecke
  • Kälte- und Klimaanlagen
  • überkritische Fluidextraktion (z. B. Entkoffeinierung von Kaffee)
  • überkritische Flüssigkeitschromatographie

Patente:

NA

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Verwandt mit: kritische Temperatur, Phasenübergang, Verflüssigung, Thomas Andrews, kritischer Punkt, Gas, Flüssigkeit, Druck, Thermodynamik, überkritisches Fluid.

Historischer Kontext

Kritische Temperatur von Gasen

1860
1861
1865
1869
1871
1876
1877
1859
1861
1865
1868
1870
1873
1877
1880

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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