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Critical Behavior and Crossover Effects in the Properties of Binary and Ternary Mixtures and Verification of the Dynamic Scaling Conception

dc.contributor.advisorKaatze, Udo Dr.de
dc.contributor.authorIwanowski, Ireneuszde
dc.date.accessioned2013-01-22T15:40:58Zde
dc.date.available2013-01-30T23:51:28Zde
dc.date.issued2008-03-18de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-000D-F132-2de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-3416
dc.description.abstractEs werden Messungen an kritischen Flüssigkeiten, die mit Hilfe der Ultraschallabsorptionsverfahren im Frequenzbereich zwischen 180 kHz und 500 MHz, der dynamischen Lichtstreuung und der Scherviskosität durchgeführt wurden, diskutiert. Der Schwerpunkt der Studien bestand in der Verifizierung der Anwendbarkeit des Bhattacharjee-Ferrell Modells der Dynamischen Skalierungshypothese und der aus der „Crossover“-Theorie stammenden Korrekturen für den Übergang vom „Ising“ in den „Mean-Field“ Bereich. Drei Arten von kritischen Lösungen wurden hierzu untersucht: binäre Gemische ohne zusätzliche Hintergrundsanteile in den Ultraschallabsorptionsspektren (n-Pentanol-Nitromethan, Nitroethan-Cyclohexan, Nitroethane-3-Methylpentan, Methanol-Hexan, und Ethanol-Dodecan), binäre Gemische mit zusätzlichen Relaxationstermen im Zeitbereich der kritischen Fluktuationen (2,6-Dimethylpyridin-Wasser, Isobutoxyethanol-Wasser, Triethylamin-Wasser) und ternäre Gemische des Systems Nitroethane-3-Methylpentane-Cyclohexane mit Konzentrationen entlang der „Plait Point Line“. Im Falle des ternären Systems sind die Untersuchungen auf den Verlauf der kritischen Parameter in Abhängigkeit von der Konzentration einer Komponente fokussiert. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen deutlich, dass das von Bhattacharjee-Ferrell vorgeschlagene Modell und die „Crossover“-Theorie sowohl die Ultraschallabsorptionsspektren wie auch die Daten der dynamischen Lichtstreuung und der Scherviskositätsmessungen sehr gut beschreiben. Es wird ebenfalls gezeigt, dass das Bhattacharjee-Ferrell Modell auch bei komplizierten binären Systemen, solchen wie 2,6-Dimethylpyridin-Wasser und Isobutoxyethanol-Wasser, die Beschreibung der Spektren erlaubt. Ferner wird demonstriert, dass unter der Annahme, dass chemische Relaxationen additiv zu den Spektren beitragen, die theoretische dynamische Skalierungsfunktion von Bhattacharjee und Ferrell von den experimentellen Daten sehr gut bestätigt wird. Im Falle des kritischen Systems Triethylamin-Wasser wird gezeigt, dass die experimentell e Skalierungsfunktion nur wenn die kritische Verlangsamung in der Nähe des kritischen Punktes beider Debye-Relaxationsterme zugelassen wird, den theoretischen Verlauf erfüllt. Die experimentellen Befunde wurden ergänzt mit Dichte, und Schallgeschwindigkeitmessungen.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de
dc.titleCritical Behavior and Crossover Effects in the Properties of Binary and Ternary Mixtures and Verification of the Dynamic Scaling Conceptionde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedKritisches Verhalten und Crossover Effekte in den Eigenschaften Binärer und Ternärer Gemische sowie Verifizierung des Konzeptes der Dynamischen Skalierungde
dc.contributor.refereeLauterborn, Werner Prof. Dr.de
dc.date.examination2007-11-07de
dc.subject.dnb530 Physikde
dc.subject.gokRR 000de
dc.subject.gokRRJ 000de
dc.subject.gokRRQ 000de
dc.subject.gokRHH 150de
dc.subject.gokRJT 340de
dc.subject.gokRJT 500de
dc.subject.gokRJT 420de
dc.subject.gokRJT 000de
dc.description.abstractengUltrasonic attenuation spectra in the frequency range between 180 kHz and 500 MHz, dynamic light scattering and shear viscosity measurements of a variety of liquids exhibiting a demixing point have been measured are discussed with respect to their critical properties. Evaluating the experimental data for liquid mixtures of critical composition particular attention is given to the applicability of Bhattacharjee-Ferrell dynamic scaling model and to corrections for the effects from the crossover from Ising to mean-field behavior. Three types of critical liquids have been considered: binary mixtures without complex background contributions in their ultrasonic spectra (n-pentanol-nitromethane, nitroethane-cyclohexane, nitroethane-3-methylpentane, methanol-hexane, and ethanol-dodecane), binary mixtures with additional relaxations in the time domain of critical fluctuations (2,6-dimethylpyridin-water, isobutoxyethanol-water, triethylamine-water), and ternary mixtures with concentrations selected along the plait-point line (nitroethane-3-methylpentane-cyclohexane). With the latter system interest is particulary directed to the dependence of critical parameters upon the concentration of a constituent. The results clearly demonstrate that the Bhattacharjee-Ferrell theory and the crossover theory nicely represent the experimental ultrasonic attenuation spectra as well as the shear viscosity and dynamic light scattering data. This is true for both binary and ternary mixtures. It is shown that use of the Bhattacharjee-Ferrell model for the analytical representation of the critical part in the ultrasonic attenuation spectra of more complicated binary systems such as isobutoxyethanol-water and 2,6-dimethylpyridin-water allows for a favourable description of further relaxation terms. With the assumption that the contributions from chemical relaxations contribute additively to the critical contributions the ultrasonic spectra as well as the scaling function of the critical systems can be well represented in terms of the Bhattach arjee-Ferrell model. In the case of triethylamine-water it is demonstrated that the experimental scaling function agrees with the Bhattacharjee-Ferrell function only, when both Debye relaxation terms are allowed slow down near the critical point. The experimental results are complemented by density and sound velocity measurements.de
dc.contributor.coRefereeSchmidt, Christoph F. Prof. Dr.de
dc.subject.topicMathematics and Natural Sciencede
dc.subject.gerkritische Gemischede
dc.subject.gerbinäre Flüssigkeitende
dc.subject.gerternäre Flüssigkeitende
dc.subject.gerdynamische Skalierungsfunktionde
dc.subject.gerUltraschallabsorptionsverfahrende
dc.subject.gerSpektroskopiede
dc.subject.gerdynamische Lichtstreuungde
dc.subject.gerRelaxationsratede
dc.subject.gercharakteristische Relaxationsratede
dc.subject.gerkritische Verlangsamungde
dc.subject.gerchemische Relaxationde
dc.subject.engcritical mixturede
dc.subject.engbinary mixturede
dc.subject.engternary mixturede
dc.subject.engsystemde
dc.subject.engBhattacharjee-Ferrellde
dc.subject.engcrossover theoryde
dc.subject.engdynamic scaling functionde
dc.subject.engultrasonicde
dc.subject.engspectroscopyde
dc.subject.engdynamic light scatteringde
dc.subject.engrelaxation ratede
dc.subject.engcharacteristic relaxation ratede
dc.subject.engcritical slowing downde
dc.subject.engchemical relaxationde
dc.subject.engsurface tensionde
dc.subject.engDebyede
dc.subject.engcol pointde
dc.subject.engplait pointde
dc.subject.bk33.69de
dc.subject.bk33.30de
dc.subject.bk33.25de
dc.subject.bk33.05de
dc.subject.bk33.07de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1738-8de
dc.identifier.purlwebdoc-1738de
dc.identifier.ppn584439725de


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