Techn. Universiẗat, Diss., 2004--Darmstadt.

In diesem Beitrag wird das transiente thermische Verhalten eines asynchronen Traktionsmotors mittels eines Wärmequellennetzwerkes beschrieben. Anhand dieses Ansatzes gelingt es, Erwärmungsläufe für Nennbetriebsarten sowie für Lastzyklen unter Berücksichtigung von Umrichterverlusten und temperaturabhängigen Stromwärmeverlusten innerhalb des Entwurfsprozesses zu ermitteln. / The transient thermal behavior of an asynchronous traction motor is described through a thermal equivalent circuit in this paper. With this method it is possible to calculate the temperature rise for several duty types or load cycles within the design process under consideration of the converter losses and the temperature depending resistive losses.

Gegenstand der Arbeit ist die Ermittlung der energetischen und entropischen Beiträge zur Triebkraft bzw. von Informationen über die Kinetik von Wirt-Gast Reaktionen. Zur Charakterisierung der Wechselwirkungen wurde angestrebt, möglichst komplette Datensätze bestehend aus:deltaH, deltaG, deltaS und K zu ermitteln. Als experimentelle Methode kommt vor allem die isotherme Titrationskalorimetrie zum Einsatz. Auf verschiedenen Synthesekonzepten basierenden Wirte wurden hinsichtlich ihrer möglichen Wirt-Gast Wechselwirkungen thermodynamisch untersucht: potenzielle Koordinato-Clathratbildner, molekular geprägte Polymere und natürliche bzw. chemisch modifizierte Amylosen. Die Untersuchungen tragen zum besseren Verständnis von Wirt-Gast Wechselwirkung und Mechanismus der ausgewählten Systeme in Lösung bei. Es konnte festgestellt werden, dass sich die untersuchten Systemen hinsichtlich der Art und Weise der Wirt-Gast Wechselwirkungen stark unterscheiden.

Für das Sintern von SiC mit Al2O3 und Y2O3 als Additiv, insbesondere bei porösem flüssigphasengesinterten SiC, stellt die Kenntnis der Phasenbildung eine unverzichtbare Grundlage dar. Während der Sinterung kommt es zu einer Zersetzung des SiC durch die Oxide, in deren Folge auch yttriumhaltige Carbide gebildet werden. Diese yttriumhaltigen Carbide sind in feuchter Atmosphäre bei Raumtemperatur instabil. Mit Hilfe einer gemischten Gasatmosphäre aus Argon und CO lassen sich die zur Bildung der yttriumhaltigen Carbide führenden Reaktionen vermeiden. Entsprechend gesinterte poröse LPS-SiC Werkstoffe weisen im Gegensatz zu herkömmlich hergestellten porösen als auch dichten Materialien äußerst niedrige elektrische Widerstände mit nur sehr geringen Streuungen und niedrigen Temperaturkoeffizienten auf. Die Ursache für diese niedrigen Widerstände ist ein Gefüge, das sich durch besonders gut leitfähige Kornrandbereiche auszeichnet. Mit steigendem Additivgehalt sinkt der elektrische Widerstand und der Temperaturkoeffizient wird positiv.

Im Rahmen der Dissertation wurden die Wechselwirkungen gasförmiger Enantiomere mit chiralen Rezeptorschichten thermodynamisch untersucht. Ziel war es, die thermodynamischen Daten, freie Enthalpie (ΔG), Enthalpie (ΔH) und Entropie (ΔS) des Absorptionsprozesses zu bestimmen. Die Ermittlung der enthalpischen Komponenten erfolgte mittels der am Institut für Physikalische Chemie weiterentwickelten IC-Kalorimetertechnik. Die absorbierte Stoffmenge kann mit Quarzmikrowaagen unter ähnlichen experimentellen Bedingungen wie am IC-Kalorimeter bestimmt werden. Als Stoffsysteme für erste Untersuchungen wurden die Enantiomere des Milchsäuremethylesters und des 2-Chlorpropionsäuremethylesters gewählt. Als chiraler Rezeptor fanden modifizierte γ-Cyclodextrine Verwendung. Die experimentellen Daten wurden mit einem Absorptionsmodell beschrieben, welches den Gesamtprozess in einen chiral-spezifischen und einen achiral-unspezifischen Anteil gliedert. Die so erhaltenen thermodynamischen Daten lieferten neue Erkenntnisse über die Wechselwirkungsmechanismen chiraler Gastmoleküle in Cyclodextrinen.

Übergangsmetallsilicide, die geringe Mengen Chlor enthalten, dienen als Modellverbindungen für Katalysatoren in der technischen Siliciumchemie. Bei der Umsetzung von Nickelsiliciden mit NiCl2 entstehen solche chlorhaltigen Silicide. Die erhaltenen Verbindungen wurden chemisch, strukturell und spektroskopisch charakterisiert und thermodynamisch modelliert. Aus kinetischen und thermodynamischen Untersuchungen der Gesamtreaktion sowie der ablaufenden Teilreaktionen, wird ein Modell über den Reaktionsverlauf abgeleitet. Die Bildung chlorhaltiger Nickelsilicide verläuft über gekoppelte Gas-Fest- und Fest-Fest-Reaktionen, in denen metastabile, intermediäre chlorreiche Phasen entstehen. Rückschlüsse auf die technisch relevanten Prozesse werden gezogen.

Die Hydrodehalogenierung von Siliciumtetrachlorid zu Trichlorsilan läuft bei moderaten Temperaturen von 700°C bis 900°C nur in Gegenwart von Katalysatoren mit hinreichender Geschwindigkeit ab. Die 5d- ÜM- Silicide sowie die unter den Reaktionsbedingungen stabilen Chloride der Erdalkalimetalle katalysieren selektiv die Hydrierung von SiCl4 zu HSiCl3. Ein erweitertes Katalysemodell mit Elektronentransferschritten innerhalb der festen Reaktionsschicht wurde postuliert. Voraussetzung dafür ist eine elektrische Leitfähigkeit in der quaternären M- Si- Cl- H- Reaktionsschicht. Dazu wurde die heterogene Bildung von ÜM- Siliciden unter einer H2/SiCl4-Atmosphäre mittels Widerstandsmessungen verfolgt. Die Aktivierungsenergie der Bildungsreaktion korreliert mit der Metallbindungsstärke. Eine Klassifizierung der Wachstumsmechanismen der ersten Silicidphase bezüglich Insel- oder Schichtwachstum ist möglich. Weiterhin ist die Abscheidung und Lösung von Silicium aus einer H2/SiCl4-Gasphase durch eine Metallchloridmatrix untersucht und die quaternäre M- Si- Cl- H- Mischphase chemisch, strukturell und thermodynamisch charakterisiert worden.

The presented work reports on the solidification studies in two alloy systems: the niobium bearing γ-TiAl, relevant for the automotive and aero-engine applications, and aluminium rich Raney-Ni, precursor alloys for catalyses used in the chemical industry. The time-resolved observations of equilibrium liquid-solid phase transformations, as well as non-equilibrium solidification from the undercooled melt, are performed by combination of in situ structural studies using high-energy X-rays at a synchrotron source and the electromagnetic levitation technique. Containerless processing assured the contamination-free environment leading to high undercooling levels even at moderate cooling rates. For the critical part of the Ti-Al-Nb phase diagram an equilibrium involving the liquid phase is deduced from the phase transformations gathered on heating periods of levitation experiment. New experimental data on the partial liquidus and solidus surfaces are delivered as well as the information on the nature of the reactions along the univariant lines. These data provide a valuable contribution to the reassessment of the thermodynamic description. The primary phase selection as function of undercooling is studied in ternary Ti-Al-Nb alloys. The metastable formation of the cubic β phase within the primary solidification region of the hexagonal α phase is observed with increasing melt undercooling. Furthermore, the microstructure evolution of the β solidifying Ti-46Al-8Nb alloy discloses the transition to the thermal growth mode for ∆T>200−250 K, accompanied by complete solute trapping. Supplemented with the data on the solidification velocity determined as function of melt undercooling, this results are discussed within the local non-equilibrium model of the free dendrite growth. The in situ observations of the non-equilibrium solidification of the binary Al-Ni system give insight into multiple phase transformation sequence. The achieved undercooling levels up to 320 K for the aluminium alloys containing 18–31.5 at.% Ni did not alter the primary phase selection. However, during further cooling of L+Al3Ni2 semisolid samples the peritectic formation of a metastable decagonal quasicrystalline phase is observed providing a critical undercooling below the peritectic temperature of Al3Ni phase is reached. On further cooling the metastable phase subsequently transforms into the equilibrium Al3Ni. A similar solidification pathways are expected for the Raney-Ni alloys produced by gas atomisation, where the associated high cooling rates allowed to retain the metastable phase at room temperature.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden thermodynamische Modellationen, Synthesen und Strukturuntersuchungen zu Lanthanoidpolysulfiden und den selenärmeren Lanthanoid-polyseleniden durchgeführt. Bereits bekannte thermodynamische Daten der Lanthanoidpolysulfide, welche durch Gesamtdruckmessungen ermittelt wurden, konnten genutzt werden, um neue Synthesewege zur Darstellung der Lanthanoidpolysulfide thermodynamisch zu modellieren. Im Rahmen dieser Modellierungen wurde für Praseodym exemplarisch gezeigt, dass ein chemischer Gasphasentransport der Polysulfide unter Zugabe von Br2(l) und unter der Ausbildung des Transportmittels SBr2(g) möglich ist. Des Weiteren konnte die Synthese der Verbindungen LnS1.9 (Ln = La – Nd, Gd) unter Verwendung von HgS als Sulfiddonor durchgeführt und anhand der entwickelten elektrochemischen Spannungsreihe anorganischer sulfidischer Festkörper sowie weiterführender thermodynamischer Rechnungen rationalisiert werden. Die durch thermodynamische Rechnungen optimierten Synthesen lieferten Kristalle guter bis hervorragender Qualität, welche durch anschließende Röntgen¬beugungsexperimente charakterisiert wurden. Anhand dieser Daten konnten die Kristallstrukturen einer Vielzahl von Lanthanoidpolychalkogeniden LnQ2–δ (Ln = La – Ho, Y; Q = S, Se; 0 £  £ 0.15) gelöst und verfeinert werden. Die Strukturtypen, welche im Rahmen dieser Arbeit für die Lanthanoidpolychalkogenide gefunden wurden, sind der CeSe2-Typ, der CeSe1.9-Typ, eine niedersymmetrische Form des GdSe1.875-Typs und eine inkommensurabel modulierte Variante des PrSe1.85-Typs. Da es sich bei allen beschriebenen Verbindungen um Überstrukturen des ZrSSi-Typs handelt, wurden zur Veranschaulichung dieser Tatsache Bärnighausen-Stammbäume für die gefundenen Strukturtypen aufgestellt. Anhand dieser Stammbäume wurde illustriert, wie sich die Atomlagen der niedersymmetrischen Überstrukturen aus denen des hochsymmetrischen Aristotyps ableiten lassen.

One major source of uncertainty in current climate projections is the effect of clouds on the Earth’s climate system due to a direct influence on the radiative energy budget as well as through complex feedback mechanisms. The radiative properties of clouds are governed by their microphysical properties, e.g. the thermodynamic phase. However, the interactions of cloud and aerosol particles leading to complex vertical structures of the thermodynamic phase and their influence on the optical properties of clouds are not yet fully understood. Therefore, measurements with the Gimballed Limb Observer for Radiance Imaging of the Atmosphere (GLORIA) are utilized during the StratoClim (Stratospheric and upper tropospheric processes for better climate predictions) campaign in the Asian monsoon to detect cloud thermodynamic phase in the terrestrial infrared wavelength range for cloud-side observations. / Der Einfluss von Wolken auf das Klimasystem der Erde bildet einen großen Unsicherheitsfaktor in aktuellen Klimaprojektionen durch einen direkten Effekt auf den Strahlungshaushalt sowie über komplexe Feedbackmechanismen. Die Streueigenschaften von Wolken werden durch deren mikrophysikalische Eigenschaften (z.B. die thermodynamische Phase) bestimmt. Allerdings sind die Wechselwirkungen zwischen Wolken- und Aerosolpartikeln, welche zu komplexen vertikalen Strukturen der thermodynamischen Phase führen und damit die optischen Eigenschaften derWolke beeinflussen, noch nicht endgültig verstanden. Deshalb werden in dieser Studie Messungen mit dem Gimballed Limb Observer for Radiance Imaging of the Atmosphere (GLORIA) während der Messkampagne StratoClim (Stratospheric and upper tropospheric processes for better climate predictions) in der asiatischen Monsunregion verwendet, um die thermodynamische Phase von Wolken aus Wolkenseitenbeobachtungen im terrestrischen infraroten Wellenlängenbereich abzuleiten.