On Soret Convection in Binary and Pseudo-Binary Liquid Mixtures

Abstract

Soret-Konvektion in binären Ethanol-Wasser Mischungen und einer pseudo-binären, komplexen Mikroemulsion wird auf Basis der Geschwindigkeitsamplitude und Strömungsfeldvisualisierung vergleichend untersucht. Die experimentellen Ergebnisse zur konzentrationsgetriebenen Konvektion in binären Mischungen mit positivem und negativem Separationsverhältnis zeigen hinsichtlich Stabilität und Strömungsstruktur ausgezeichnete Übereinstimmung mit theoretischen Vorhersagen. Ferner wird gezeigt, dass das Einsetzen und die Dynamik konvektiver Strömung in der Mikroemulsion, im Gegensatz zur molekularen binären Flüssigkeiten, durch extrem langsam relaxierende Konzentrationsgradienten und ein stark positives Separationsverhältnis bestimmt ist. Als Folge der sehr kleinen Diffusivität der mizellären Pseudo-Phase der Mikroemulsion werden Temperatur- und Konzentrationsfeld effektiv entkoppelt und konvektive Bewegung wird durch eine lokale Instabilität der Konzentrationsgrenzschicht ausgelöst. In Annäherung an den kritischen Bereich eine Phasentransition zweiter Ordnung der Mikroemulsion wird die Konzentrationsgrenzschicht zusätzlich verstärkt, sodass vorzeitig lokalisierte Phasentseparation auftritt, die als intrinsische Limitierung der experimentellen Zugänglichkeit kritischer Effekte wirkt.