Becker, E.W.

Schaefer, K.F.

Schuette, R.

Becker, E. W.

Schaefer, K. F.

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August 1966Institut für KernverfahrenstechnikKFK 487Die Temperaturabhängigkeit des Thermodiffusionsfaktorsvon ortho- und para- Wasserst.::>ff im Bereich von 70 °K _ 128 °KE.W. Becker, KF. Schäfer, R. SchütteSonderdruck aus: "Zeitschrift für Physikalische Chemie Neue Folge", 50, 3/4, 1966Herausgegeben von G. Briegleb, Th. Förster, G. Schrnid, G.-M. Schwab, E. WickeAkademische Verlagsgesellschaft, Frankfurt am MainDie Temperaturabhängigkeit des Thermodiffusionsfaktorsvon ortho- und para-Wasserstoff im Bereichvon 70° K --- 128 °KMit 1 Abbildung im Text(Eingegangen am 21. Februar 1966)Vor einiger Zeit haben wir mit einem in flüssiger Luft stehendenCLusIUs-DICKELschen Draht-Trennrohr eine thermische Entmischungder ortho- und para-Modifikationen des Wasserstoffs nachgewiesen 1.Bei den verwendeten Drahttemperaturen zwischen 104 ° und 330 0 Kzeigte sich im Normalwasserstoff stets eine Anreicherung des ortho-Wasserstoffs am unteren Trennrohrende, d.h. eine bevorzugte Wande-rung dieser Komponente zur kalten Wand 2. Aus den Versuchen wurdeein mittlerer Thermodiffusionsfaktor IX = 1,1 . 10-3 abgeleitet. Füreine exakte Untersuchung der Temperaturabhängigkeit und einereventuellen Druckabhängigkeit von IX reichte die damals erzielteMeßgenauigkeit jedoch nicht aus.Mit einem aus zwei konzentrischen Rohren bestehenden Trennrohrhaben wir nunmehr, unter Ausnützung einer wesentlich verbessertenAnalysentechnik, die Temperaturabhängigkeit des Thermodiffusions-faktors der ortho- und para-Komponenten in Normalwasserstoff be-stimmt. Als Kältebäder wurden flüssiger Sauerstoff, flüssiger Stickstoffund abgepumpter flüssiger Stickstoff verwendet. Bei jeder der ver-wendeten 9 Kombinationen aus den Temperaturen des inneren undäußeren Rohres wurde die Druckabhängigkeit des stationären An-1 E. W. BEOKER, W. HENKES und U. SEIFERT, Z. physik. Ohem. Neue Folge 0(1955) 90.2 Ein unter ähnlichen Bedingungen von K. SOHÄFER und H. CORTE beob-achteter relativ großer Effekt mit umgekehrtem Vorzeichen [Naturwissen-schaften 33 (1946) 92] muß auf eine katalytische Umwandlung an den nichtausreichend vergifteten Metallteilen des Trennrohres zurückgeführt werden.VgJ.1 Anm. 10.220 Kurze Mitteilungenreicherungsfaktors bestimmt. Sie läßt sich in allen Fällen innerhalbder Meßgenauigkeit durch die aus der Trennrohrtheorie für druck-unabhängiges a folgende Beziehung darstellen. Das bedeutet, daß a indem untersuchten Temperaturbereich bei den angewendeten Druckenunter 800 Torr nicht merklich vom Druck abhängt. Der stationäreAnreicherungsfaktor durchläuft bei der Druckvariation erwartungs-gemäß ein Maximum, aus dem sich der Thermodiffusionsfaktor ohneVerwendung anderer gaskinetischer Daten berechnen läßt.~81-----+---:-F--\--+-----j222 _I~8~~OL.--~'--~10-::-0----:2c:-OO;:-----::-!30g__ Temperatur lOK]Abb.1. Der Thermodiffusionsfaktor (Meßpunkte) und die Differenz der Rota-tionswärmen (Kurve) von para- und ortho-Ha in Abhängigkeit von derTemperatur mit angepaßten OrdinaternnaßstäbenEinen Hinweis auf die Ursache der thermischen Entmischung vonortho- und para-Wasserstoff in dem untersuchten Temperaturbereicherhält man, wenn man die gefundenen Thermodiffusionsfaktoren unddie Differenzen der Rotationswärmen 3 der beiden Wasserstoff-Mo-difikationen gemeinsam in Abhängigkeit von der Temperatur auf-trägt. Abb.l zeigt, daß sich der Verlauf beider Größen durch Anpas-sung der Ordinatenmaßstäbe innerhalb der Fehlergrenze zur Deckungbringen läßt. Dies spricht für eine von K. SCHÄFER4 geäußerte Ver-s L. FARKAS. Ergebn. exakt. Naturwiss. 12 (1933) 163.4 Vgl.l Anm. 26.Kurze Mitteilungen 221mutung, daß die Thermodiffusion der Wasserstoff-Modifikationen indem hier untersuchten Temperaturbereich auf ihrem Unterschied inden Rotations-Übergangswahrscheinlichkeiten beruht. Durch im Gangbefindliche Untersuchungen mit ortho- und para-Deuterium soll dieseTheorie erhärtet werden.Man kann damit rechnen, daß die Thermodiffusion der ortho- undpara-Modifikationen von Wasserstoff bei hohen Temperaturen ausKorrespondenzgrÜllden verschwindet. Entsprechende Messungenkonnten mit dem vorhandenen Trennrohr nicht ausgeführt werden,da die Optimaldrucke bei den höheren Temperaturen für die Glas-apparatur zu hoch liegen.Bei wesentlich tiefel'en- als den hier verwendeten Temperaturenmuß mit anderen Ursachen für eine thermische Entmischung derortho- und para-Modifikationen gerechnet werden. Als solche kommenvor allem Abweichungen von der Idealität und Unterschiede in derStatistik in Frage.E. W.BECKER, K.F.SCHAFER und R.ScnVTTEInstitut für Kernverfahrenstechnik der Technischen Hochschule und des Kern-forschungszentrums Karlsruhe

Die Temperaturabhaengigkeit des Thermodiffusionsfaktors von ortho- und para-Wasserstoff im Bereich von 70 Grad K - 128 Grad K

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Die Temperaturabhaengigkeit des Thermodiffusionsfaktors von ortho- und para-Wasserstoff im Bereich von 70 Grad K - 128 Grad K

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