Erwin Willy Becker

Strahlen aus kondensiertem Wasserstoff, kondensiertem Helium und kondensiertem Stickstoff im Hochvakuum

Es wird eine Anordnung zur Erzeugung kondensierter Molekularstrahlen beschrieben, die eine Abkühlung der zur Strahlerzeugung benutzten Düse bis zur Temperatur des flüssigen Heliums ermöglicht. Mit flüssigem Wasserstoff, flüssigem Helium und flüssigem Stickstoff als Kältebäder werden Strahlen aus kondensiertem Wasserstoff, kondensiertem Helium und kondensiertem Stickstoff im Hochvakuum erzeugt. Die Geschwindigkeitsverteilungen dieser Strahlen werden nach einer Laufzeitmethode bestimmt. Durch Streuung am Untergrundgas wird die auf der großen Masse der Agglomerate beruhende große Persistenz der kondensierten Strahlen demonstriert. Es wird gezeigt, daß sich die Intensität der kondensierten Wasserstoffstrahlen durch Zusatz von Helium, die der kondensierten Stickstoffstrahlen durch Zusatz von Wasserstoff beträchtlich steigern läßt. Die nicht kondensierenden Zusätze werden dabei durch den Trenndüseneffekt weitgehend aus dem kondensierten Strahl entfernt. Bei Verwendung von Gemischen aus Wasserstoff und Deuterium wird das schwere Isotop in dem kondensierten Strahl etwa um einen Faktor 3 angereichert.

Die thermische Entmischung von Gasen bei hohem Druck

Abstract Es wird die Druckabhängigkeit des Thermodiffusionsfaktors α einiger Gaspaare durch Untersuchung der elementaren thermischen Entmischung bestimmt. Für etwa äquimolare Mischungen steigt α bei einer mittleren Temperatur von 84° C im Bereich von 3-80 atm bei CO2/H2 von 0,32 auf 0,98, bei CO2/N2 von 0,05 auf 0,40, bei CO2/A von 0,03 auf 0,25, bei CO2/CH4 von 0,07 auf 0,37 und bei N2/H2 von 0,35 auf 0,44. Die Gaspaare N2/CH4 und N2/NH3 zeigen dagegen negative Druckabhängigkeit, die bei dem letzten schon bei 1,8 atm zu einem Vorzeichenwechsel von a führt. Die Temperatur-und Konzentrationsabhängigkeit des Thermodiffusionsfaktors von CO2/H2 besitzen bei 47 atm umgekehrtes Vorzeichen wie bei 2 atm. Es wird theoretisch gezeigt, daß ein erheblicher Anteil der Druckabhängigkeit der thermischen Entmischung auf der Realität der Gase beruht und daher im Prinzip mit der Zustandsgleichung beschrieben werden kann. Der Einfluß der Realität der Gase auf den Diffusionsthermoeffekt wird diskutiert.

Das Trennrohr VI. Isolierung des Mischmoleküls 14 N 15 N

Abstract In der früher beschriebenen 82 m langen Trennrohranlage wurde das schwere Stick-stoffisotop 15 N in Form des Mischmoleküls 14 N 15 N gewonnen. Als Ausgangsmaterial diente Stickstoff, der durch chemischen Austausch bereits auf 1,8% bzw. 3% 15 N gegenüber dem natürlichen Gehalt von 0,38% angereichert war. Das zu trennende Gasgemisch enthielt vorwiegend 14 N2 neben 3,47 bis 5,82% 14 N 15 N und 0,03 bis 0,09% 15 N2. Am schweren Ende stieg das Mol.-Gewicht auf 29,015; dies entspricht der Abscheidung des Mischmoleküls 14 N 15 N in einer Reinheit von 98,95% neben 1,05% 15 N. Von diesem Gas wurden 1,5 l rein sowie ein weiteres Liter mit 50% 14 N 15 N aufgesammelt, die, rund 61% des anfänglich ein-gefüllten schweren Stickstoffs enthalten. Die Untersuchung beweist, daß bei 700º C an den Platindrähten des Trennrohrs das Gleichgewicht 214 N15 N ⇋ 14N2 + 15N2 sich nicht merklich einstellt. Sonst müßte ein Gas mit hohem ^Ns-Gehalt, d.h. einem Mol.-Gewicht von über 29, am schweren Ende auftreten, was nicht der Fall ist. Stickstoff zeigt somit das entgegengesetzte Verhalten wie Sauerstoff, bei dem die entsprechenden isotopen Gleichgewichte sich so rasch einstellen, daß sie für die Zusammensetzung am schweren Ende entscheidend sind. Die Analysen der isotopen Stickstoffgemische wurden teils mit der Gaswaage, teils durch Aufnahmen der UV.-Bande bei 2977,5 A ausgeführt.

Zur Beeinflussung der Transportphänomene dipolloser Gase durch elektrische Felder

Abstract Es wird die Wirkung eines radialen elektrischen Feldes auf den Wärmeübergang zwischen zwei waagerecht liegenden konzentrischen Rohren in Stickstoff und Kohlen-säure bei 16 atm untersucht. Bei gleichem Vorzeichen von Feld-und Temperatur-gradient zeigt sich eine Vergrößerung, bei entgegengesetztem eine Verminderung des Wärme-Überganges in der Größenordnung von 40%. Die Umkehrbarkeit des Effektes und das Ergebnis einer Berechnung beweisen, daß der Vorgang auf Elektrostriktion beruht, und daß eine erhebliche Beeinflussung der Wärme-Leitung nicht vorliegt. Die Feststellung, daß die Transportphänomene dipolloser Gase selbst von den bei hohem Druck erreichbaren Feldstärken nicht merklich beeinflußt werden, wird durch eine Untersuchung der Zähigkeit von Kohlensäure und Luft bei 16 atm bestätigt. Ein in-homogenes Feld mit einer mittleren Stärke von 90 kV/cm bewirkt keine Änderung der inneren Reibung, die größer wäre als ±0,5%. Es wird gezeigt, wie die Beeinflussung des Wärme-Überganges zur Bestimmung der Dielektrizitätskonstante von Gasen ver-wendet werden kann.

Das Trennrohr mit hohem Druck und radialem elektrischen Feld 1 II. Erscheinungen der Turbulenz

Abstract 1. Der Entmischungsvorgang im Clusius-Dickelsehen Trennrohr wird erstmalig bei hohem Druck im Bereich von 1-26 atm untersucht (Wandabstand = 4,2 mm). Es zeigt sich, daß die Turbulenz besonders bei hohem Druck die Trennschärfe des Rohres gegenüber der Erwartung nach der laminaren Theorie außerordentlich vergrößert. Die Verbesserung der Trennschärfe wird durch eine Verminderung des Transportes so kompensiert, daß die Energieausbeute von turbulenter und laminarer Entmischung übereinstimmen. Die Tur-bulenz läßt sich in den laminaren Trennrohrformeln durch Einführung eines effektiven Wandabstandes berücksichtigen. 2. Die Wirbelbildung bei hohem Druck kann mit einem radialen elektrischen Feld stark beeinflußt werden. Im außen geheizten Trennrohr wird sie durch Elektrostriktions-kräfte vermindert, im innen geheizten dagegen verstärkt. Bei dem als Modellgas verwendeten Stickstoff-Kohlensäure-Gemisch unter 16 atm Druck kann der Wirkungsgrad der Trennung durch die Kombination von Turbulenz und Feld gegenüber den optimalen laminaren Verhältnissen verbessert werden. I m ersten Teil dieser Arbeit 1 wurde die Frage

Die Anreicherung des 15N mit einer zweistufigen Austauschanlage

Abstrakt Mit einer betriebssicheren zweistufigen Austauschanlage wird das schwere Stickstoffisotop von 0,38% auf 18,2% angereichert. Es werden mehr als 1 kg Ammoniumchlorid - mit einem mittleren 15N-Gehalt von etwa 9,0 % gewonnen. Apparative Einzelheiten und Betriebserfahrungen werden mitgeteilt