Introduktion
Differentialscanningskalorimetri (DSC) giver ikke kun mulighed for at bestemme faseomdannelsestemperaturer, men også for at kvantificere omdannelsesenthalpier. Prøverne analyseres generelt i aluminiumdigler med et gennembrudt låg under atmosfærisk tryk i en konstant gasstrøm. Med modificerede instrumenter - hvor målecellen er installeret i en autoklave (en såkaldt tryk-DSC) - er målinger i et trykområde mellem 5 kPa og 15 MPa desuden mulige [1]. I denne applikationsnote analyseres væsker med hensyn til deres fordampningsadfærd i dette trykområde.
Da FordampningFordampning af et grundstof eller en forbindelse er en faseovergang fra væskefase til damp. Der findes to typer fordampning: fordampning og kogning.fordampning af væsker, før de når kogetemperaturen, og ligevægten mellem væske og gas under kogning er kritiske parametre, som kan have negativ indflydelse på reaktionen og den senere evaluering, blev der anvendt særlige digler til disse målinger. Der blev gjort gode erfaringer med disse koldsvejsede aluminiumdigler med et small defineret hul med en diameter på 50 μm.
Antoine-ligningen beskriver forholdet mellem mætningsdamptrykket for et rent stof og temperaturen:
hvor P er trykket i bar, T er temperaturen i K, og variablerne A, B og C er komponentspecifikke konstanter. Disse kan dog ikke bruges til at beskrive hele forløbet af et stofs kogepunktskurve. Derfor er der flere parametersæt for området fra det tredobbelte til det kritiske punkt.
Følgende tabel opsummerer de undersøgte væsker vand, cyclohexan, ethylacetat og isopropanol for gyldighedsområdet for de anvendte litteraturdata:
Tabel 1: Temperaturområde og koefficienter for Antoine-ligningen [3, 4, 5]
| Stof | Temperaturområde [K] | Temperaturområde [°C] | A | B | C |
|---|---|---|---|---|---|
| H2O | 313 ... 385 | 40 ... 112 | 6.1680 | 1397.2 | -48.097 |
| C6H12 | 323 ... 523 | 50 ... 250 | 4.1398 | 1316.5 | -35.581 |
| C4H8O2 | 288 ... 348 | 15 ... 75 | 4.2280 | 1245.7 | -55.189 |
| C3H8O | 395 ... 508 | 122 ... 235 | 4.5779 | 1221.4 | -87.474 |
Resultater
Vand
Resultaterne på destilleret vand for trykområdet over atmosfærisk tryk er vist i figur 1 (tryk vist med stiplede linjer); figur 2 viser trykområdet mellem 45 mbar og 236 mbar. Figur 3 viser den gode overensstemmelse mellem litteraturdataene fra [2] (ASTM E782) og alle målte værdier.
Cyclohexan
Resultaterne for cyclohexan i temperaturområdet mellem -20 °C og 300 °C (figur 4) omfatter både kogning og Smeltetemperaturer og entalpierEt stofs fusionsenthalpi, også kendt som latent varme, er et mål for den energitilførsel, typisk varme, der er nødvendig for at omdanne et stof fra fast til flydende tilstand. Et stofs smeltepunkt er den temperatur, hvor det skifter tilstand fra fast (krystallinsk) til flydende (isotropisk smelte).smeltning. Dette resulterer i det segment af fasediagrammet, der præsenteres i figur 5. Figur 6 viser sammenligningen med litteraturen [3].
Ethylacetat
Resultaterne for ethylacetat er vist i figur 7 og 8. Litteraturværdierne er dog ekstrapolerede værdier, da gyldighedsområdet for Antoine-ligningen fra [4] er begrænset til intervallet mellem 15 °C og 75 °C (288 K til 348 K, hvilket svarer til de reciprokke temperaturværdier på 0,00347 til 0,00287).
Isopropanol
Figur 9 og 10 viser måleresultaterne og sammenligningen med litteraturværdierne [5] for isopropanol.
Sammenfatning
Differential Scanning Calorimetry (DSC) - kombineret med muligheden for trykvariationer i målecellen - gør det muligt at undersøge trykafhængigheden af faseomdannelser. Resultaterne for overgangen mellem væske og gas i de undersøgte stoffer, vand, cyclohexan, ethylacetat og isopropanol, er i meget god overensstemmelse med litteraturen.