Hamburg 2001 – wissenschaftliches Programm

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VA: Vakuumphysik und Vakuumtechnik

VA 2: Vakuummesstechnik

VA 2.3: Vortrag

Montag, 26. März 2001, 11:30–11:50, R221

Thermische Effekte bei der Expansion von Gasen — •Wolfgang Jitschin — Fachbereich MNI, FH Gießen-Friedberg

Bei der Kalibrierung von Vakuummessgeräten mittels statischer Gasexpansion und bei der Messung von Pumpensaugvermögen mittels Behälterevakuierung strömt Gas aus einem Behälter aus. Hierdurch kühlt sich das im Behälter verbleibende Gas ab, dem entgegen wirkt ein ausgleichender Wärmestrom von den Behälterwänden infolge der Temperaturleitfähigkeit des Gases. In der vorliegenden Arbeit wird dieser Expansionsprozess thermodynamisch formuliert und es werden Formeln für die Gastemperatur abgeleitet. Weiterhin wurden Messreihen mit den Edelgasen He, Ar und Kr durchgeführt. Dabei erfolgte die Temperaturmessung indirekt, indem der Expansionsprozess nach verschieden langen Zeitenintervallen abgebrochen und aus dem zeitlichen Druckverlauf die Temperatur bestimmt wurde. Dieses Messverfahren erlaubt eine gute zeitliche Auflösung von einigen 0,1 s. Bei kurzen Expansionszeiten (0,1 s) werden große Temperatureffekte beobachtet (bis -200 Grad C), anschließend kommt es jedoch - je nach Gasart mehr oder weniger rasch - zum Temperaturausgleich des Gases mit dem Behälter. Entsprechend der Wärmeleitfähigkeiten der Gase ist der Expansionsprozess bei He eher isotherm, bei Kr eher isentrop.