1SYSTEME DES STOFFUMSATZES Stoffumsatz II Vorlesung für Lehramt GyGe (SII), Hauptstudium im Fach Technik an allgemein bildenden Schulen WS 2008/2009 Prof. Dr.-Ing. E. Sauer, Universität Duisburg-Essen, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Campus Essen, Abt. Technik (Lehramt), Fach Technologie und Didaktik der Technik (TUD), V15 S02 C51, Tel.: 0201/183-2642, Fax: 0201/183-2637, E-Mail: erich.sauer@uni-due.de, Homepage: http://www.tud.uni-essen.de/2index.htm Inhaltsverzeichnis Seite 0 Einführung......................................................................................................................... 3 0.1 Einordnung der Vorlesung in Schulrichtlinien.................................................................... 3 0.2 Gründe für die Auswahl Erdöl und Raffinerie.................................................................... 3 0.3 Systemmodell.................................................................................................................... 4 0.4 Weitere Beispiele für stoffumsetzende Systeme............................................................... 5 1 Aufgaben stoffumsetzender Systeme................................................................................ 6 1.1 Braunkohletrocknung ........................................................................................................ 6 1.2 Kernbrennstoffanreicherung.............................................................................................. 6 1.3 Aufbereitung von Steinkohle ............................................................................................. 7 2 Vollkommen lösliche Zweistoffgemische........................................................................... 9 2.1 Definition Lösung und Löslichkeit...................................................................................... 9 2.2 Dichtemessung ............................................................................................................... 10 2.3 Waage............................................................................................................................. 10 2.4 Aräometer ....................................................................................................................... 11 2.5 Temperatureinfluss auf die Dichte................................................................................... 13 2.6 Pyknometer..................................................................................................................... 14 2.7 Dichtewaage ................................................................................................................... 14 2.8 Refraktometer ................................................................................................................. 14 3 Siedediagramm und Gleichgewichtskurve ...................................................................... 15 3.1 p,v,T-Fläche eines reinen Stoffes.................................................................................... 15 3.2 Dampfdruckkurven von Ethanol und Wasser.................................................................. 15 3.3 Mol- und Massenanteile.................................................................................................. 16 3.4 Das Raoultsche Gesetz für Flüssigkeiten........................................................................ 17 3.5 Das Daltonsche Partialdruckgesetz für Gase und Dampf ............................................... 17 3.6 Relative Flüchtigkeit........................................................................................................ 18 3.7 Taulinie............................................................................................................................ 19 3.8 Gleichgewichtsdiagramm................................................................................................ 19 3.9 Siedelinse und Hebelarmgesetz...................................................................................... 19 3.10 Reales Verhalten von Flüssigkeitsgemischen................................................................. 21 4 Destillieren und Rektifizieren........................................................................................... 22 4.1 Definition Destillation und Stoffbilanz bei der einfachen Destillation ............................... 22 4.2 Rayleigh-Gleichung......................................................................................................... 23 4.3 Beispiel zur Lösung des Flächenintegrals Ethanol-Wasser............................................. 23 4.4 Verbesserungsmöglichkeiten des Produktanteils x P ....................................................... 24 4.5 Definition Rektifikation..................................................................................................... 25 4.6 Trenneffekt...................................................................................................................... 26 4.7 Stoffaustausch auf den Böden ........................................................................................ 26 4.8 Herleitung der Verstärkungsgeraden............................................................................... 27
