Dissertation/Thesis Abstract

Diffusive Properties of the System Water/Ethanol/Triethylene Glycol in Microgravity and Ground Conditions
by Triller, Thomas, Dr.Nat., Universitaet Bayreuth (Germany), 2018, 183; 11014178
Abstract (Summary)

Thermodiffusion (auch Ludwig-Soret Effekt genannt) beschreibt die diffusive Bewegung von Molekülen aufgrund eines Temperaturgradienten und ist ein typisches Beispiel für Kreuz-Kopplungen von Flüssen innerhalb der Nichtgleichgewichtsthermodynamik. Die zugehörigen Experimente in Flüssigkeiten basieren darauf, dass einer Probe ein Temperaturgradient aufgeprägt wird und man die Konzentrationsänderungen durch die entstehende Entmischung beobachtet. Da diese zusätzlichen Flüsse innerhalb einer nichtisothermen Flüssigkeit leicht zu Instabilitäten innerhalb des Schwerefelds der Erde (Konvektion) führen können, ist die Messung des Effekts am Boden nicht immer problemlos möglich. Eine entsprechend sorgfältige Planung von Experimenten kann solche Instabilitäten in manchen Fällen verhindern, aber langsame advektive Flüsse sind nicht zwingend in einer Messung erkennbar und können zu verfälschten Ergebnissen führen. Daher ist die beste Option, um verlässliche Daten zu erhalten, Gravitations-Effekte durch Messungen in Mikrogravitation, insbesondere auf der Internationalen Raumstation, komplett auszuschalten. Das “Diffusion and thermodiffusion Coefficients Measurements in ternary mIXtures” (DCMIX) Projekt ist eine internationale Kollaboration zwischen der ESA und mehreren Forschungsgruppen, dessen Ziel es ist das Verständnis von thermodiffusiven Prozessen in ternären Flüssigkeitsmischungen zu fördern. Es versucht Referenz-Daten zu verschiedenen molekularen Mischungen in Mikrogravitation durch Phasenverschiebungs-Interferometrie zu sammeln; dazu wird das Selectable Optical Diagnostics Instrument (SODI) auf der Raumstation verwendet. Diese Arbeit präsentiert Ergebnisse, die im Rahmen der DCMIX3 Kampagne im System Wasser/Ethanol/Triethylenglycol gesammelt wurden; es werden sowohl Vorbereitung und Durchführung der Messungen als auch die Datenauswertung detailliert beschrieben. Die Auswertung der SODI Interferogramme wurde zuerst für DCMIX1 Daten implementiert und getestet, welche mit Ergebnissen anderer DCMIX Teams als auch Literatur verglichen werden. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Fehlerfortpflanzung in der Analyse gelegt; da optische Experimente Konzentrationsänderungen über Brechungsindex-Messungen detektieren, werden für die Umrechnung thermophysikalische Eigenschaften der Probe (sogenannte Kontrast-Faktoren) benötigt. In ternären Mischungen muss dazu eine numerisch schlecht konditionierte Matrix invertiert werden, was zu mehr Komplexität bei der Interpretation der Ergebnisse führt, besonders im Vergleich mit dem binären Fall. Die Erfahrungen aus DCMIX1 werden bei der Auswertung von DCMIX3 angewandt, welche die erste Analyse von Mikrogravitations-Daten im System Wasser/Ethanol/Triethylenglycol darstellt. Zusätzlich wurden Boden-Messungen mittels Optical Beam Deflection (OBD) durchgeführt, inklusive der notwendigen Kontrast-Faktor Messungen. Dies erlaubt einen direkten Vergleich zwischen Ergebnissen aus Mikrogravitations-und Boden-Messungen.

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Advisor:
Commitee:
School: Universitaet Bayreuth (Germany)
School Location: Germany
Source: DAI-C 81/1(E), Dissertation Abstracts International
Source Type: DISSERTATION
Subjects: Applied physics, Fluid mechanics, Computational physics, Thermodynamics, Molecular physics
Keywords: Thermodiffusion, Ternary liquids
Publication Number: 11014178
ISBN: 9781088398388
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