Abkühlen von CO2 durch isenthalpe Drosselung.

Der Joule-Thomson-Effekt tritt bei realen Gasen auf. Er ist ein sehr kleiner Effekt, aber dennoch sehr bedeutend. So wird er im Linde-Verfahren zur Verflüssigung von Luft ausgenutzt. Bei Drosselung eines Gasstroms durch eine Fritte oder einen Wattepfropf sinkt die Temperatur des Gases unterhalb der Inversionstemperatur. Für CO2 beträgt der Joule-Thomson-Koeffizient μ(J-T) +1,1K/bar bei 300K.

Demonstrationsexperiment: CO2 wird an einer Drosselstelle (Glasfritte) entspannt. Vor und hinter der Drosselstelle wird die Temperatur des Gases mit Pt-Thermometern gemessen. Die Messwerte werden an einem Messverstärker digital angezeigt: Einzelmessung / Differenzmessung.

Zur Stabilisierung der Temperatur des einströmenden Gases wird zwischen Druckflasche und Drosselstelle ein Wärmetauscher (=Kupferschlange) geschaltet. Die Eingangstemperatur vor der Drosselstelle sinkt trotz Wärmeaustauscher während des Betriebs ab.

Reale Temperaturerhöhung: ∆T/∆p ca. 1K/1000hPa =1K/bar

Neu: Aufnahme mit PC
Die Temperatur wird mit Temperatursensoren (HL) gemessen und über ein Interface (GLX) mit dem PC ausgewertet ∆T(t). Die Flasche wird geöffnet, Temperatur sinkt ca. 0,4 Grad. Diese Absenkung ist reversibel und gut zu beobachten. Drosselt man den Zufluss, steigt die Temperatur.

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- Druckflasche: 10 Liter - CO2 bestellen
- ausströmendes Gas wird mit Sprudelflasche sichtbar gemacht

- Messschrieb aufnehmen
- Bei Versuchsdurchführung ca. 10 Minuten ergibt sich ∆T~0,4°C
- Anstelle GLX auch USB-Link mit Quad-Temp-Sensor einsetzbar
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!!! Mit Wasserstrahlpumpe aus dem Glasschrank NE/F1 ist Effekt deutlicher zu erkennen !!!

Quellen:
Bergmann-Schaefer, Lehrbuch der Experimentalphysik, Band 1, Berlin 1970, S.637.
https://av.tib.eu/media/15652