Osmose

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Osmose

• Gase, Flüssigkeiten, Feste Stoffe

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Inhalt

• Osmose
• Die Pfeffersche Zelle
• Vant Hoffsches Gesetz

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Diffusion
Die treibende Kraft für die Diffusion ist die
Wärmebewegung
Gleichverteilung beider Komponenten maximiert die
Entropie
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Diffusion bei der Osmose nur in einer Richtung
1 1/s Der Teilchenfluss durch die Fläche A ist proportional zum Konzentrationsgradienten
1 1/m Konzentrationsgradient
D 1 1/(ms) Diffusionskonstante
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Osmose
Kapillare
Semipermeable Membran
Lösung
Lösungsmittel
Bei dünner Kapillare bleibt die Konzentration
während des Anstiegs des osmotischen Drucks, d.
h. der Höhe der Säule, praktisch konstant
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Die Pfeffersche Zelle
Kapillare
Semipermeable Membran
Lösung
Lösungsmittel
Wilhelm Pfeffer (9.3.1845-31.1.1920),
ursprünglich Apotheker, lehrte als Professor für
Botanik in Bonn, Basel und 1878-1887 in Tübingen.
Er führte, neben wesentlichen pflanzenphysiologisc
hen Forschungen, grundlegende osmotische
Untersuchungen durch.
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Vant Hoffsches Gesetz
Formel Anmerkung
Vant Hoffsches Gesetz
Osmotischer Druck
Anzahl der im Volumen V der Lösung befindlichen Mol des gelösten Stoffes
Volumen der Lösung, allgemeine Gaskonstante und Temperatur in K
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Steighöhe und osmotischer Druck in der
Pfefferschen Zelle
Formel Anmerkung
Osmotischer Druck in der Pfefferschen Zelle
Steighöhe in der Kapillare
Spezifisches Gewicht der Lösung
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Versuch Die Pfeffersche Zelle

• Wasser diffundiert osmotisch durch eine
  semipermeable Wand in eine Zuckerlösung,
• Der Anstieg der Lösungssäule in der Kapillare
  zeigt den steigenden Druck
• Der hydrostatische Druck steigt, trotz nahezu
  konstanten Gesamt-Volumens der Lösung
  (Hydrostatisches Paradoxon)

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Umkehrosmose zur Wassergewinnung in kleinen
Schiffen
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Umkehrosmose

• Anwendung Salzwasser wird unter Druck bis zu 60
  bar durch eine halbdurchlässige (semipermeable)
  Membran gepresst und dabei fast zu 100 Prozent
  entsalzt
• Anlagen für Yachten mit 12-Volt-Bordspannung
  erzeugen etwa 20 Liter Trinkwasser je Stunde
• Energieverbrauch je Tonne Frischwasser
• Umkehrosmose ca. 2 kWh
• Mehrstufige Verdampfer-Entsalzungsanlage ca. 100
  kWh
• Verdampfung ohne Wärme-Rückgewinnung ca. 600 kWh

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Groß Anlagen zur Meerwasser Entsalzung

• Quelle http//www.hydrology.uni-kiel.de/lehre/sem
  inar/ws04-05/frerk_meerwasserentsalzung.pdf

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Mehrstufige Meerwasserentsalzung
Das einfließende Meerwasser kühlt den
Wärmetauscher, an dem der Meer-Wasserdampf
kondensiert
Das in den Wärmetauschern vorgewärmte Meerwasser
wird auf 115C erhitzt
Das überhitzte Meerwasser verdampft in der ersten
Stufe unter Überduck

• Eine mehrstufige Verdampfungsanlage benötigt -
  durch Nutzung der Abwärme der bei höherer
  Temperatur arbeitenden Stufen- nur etwa 120 kWh
  pro Tonne entsalztes Wasser
• Quelle www.hydrology.uni-kiel.de/lehre/seminar/ws
  04-05/frerk_meerwasserentsalzung.pdf

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Zusammenfassung

• Osmose Diffusion von Teilchen des Lösungsmittels
  zur Lösung, dabei baut sich der osmotische Druck
  auf
• pV ?RT J vant Hoffsche Gleichung
• p Pa osmotischer Druck
• V m3 Volumen der Lösung
• ? mol Anzahl der im Volumen V der Lösung
  befindlichen Mol des gelösten Stoffes
• R J/(molK) allgemeine Gaskonstante
• T K Temperatur in K
• Umkehrosmose Mit mechanischer Energie wird die
  Lösung durch eine semipermeable Membran gedrückt
  um den gelösten Stoff vom Lösungsmittel zu
  trennen
• Anwendung Meerwassersalzung

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finis
Kapillare
Semipermeable Membran
Lösung
Lösungsmittel