2001:9E8:25FB:1400:873:5533:A23C:B26A: /* Unipolare Diffusionsaufladung */

2021-12-15T10:10:59Z

Unipolare Diffusionsaufladung

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Die '''Diffusionsaufladung''' beschreibt die [[elektrische Ladung|elektrische Aufladung]] von gasgetragenen Partikeln ([[Aerosol]]) durch Kollisionen zwischen Partikeln und [[Ladungsträger (Physik)|Ladungsträger]]n ([[Ion]]en und [[Elektron]]en) aufgrund der [[Brownsche Bewegung|Brownschen Molekularbewegung]]. In Abhängigkeit davon, ob Ladungsträger mit nur einem oder mit beiden Vorzeichen vorhanden sind, spricht man auch von unipolarer oder bipolarer Diffusionsaufladung.

== Unipolare Diffusionsaufladung ==
Bei Kollision eines anfangs neutralen Partikels mit einem Ladungsträger lädt sich das Partikel durch Ladungstransfer auf. Da es nun eine gleichnamige Ladung besitzt, sinkt mit wachsender [[Ladungszahl]] die Wahrscheinlichkeit weiterer Ladungsübertragungen durch Kollision, da der Geschwindigkeitsunterschied der Kollisionspartner groß genug sein muss, um die nun größeren abstoßenden Coulomb-Kräfte zu überwinden. Die resultierende Ladungszahl des Partikels, die sich nach einer Zeit <math>t</math> einstellt, kann mit Hilfe der kinetischen Gastheorie berechnet werden zu<ref>{{Literatur|Autor=Uwe Sievert|Titel=Entwicklung eines unipolaren Aerosolaufladers mit hoher Dynamik zur Bestimmung der Partikelgrößenverteilung am strömenden Aerosol|Verlag=Herbert Utz Verlag|Jahr=1998|Seiten=15|Online={{Google Buch|BuchID=eNv_yFG0pZkC|Seite=15}}}}</ref><ref>{{Literatur|Autor=Klaus Görner, Kurt Hübner|Titel=Gasreinigung und Luftreinhaltung|Verlag=Springer-Verlag|Jahr=2013|Seiten=F-36|Online={{Google Buch|BuchID=WqvzBQAAQBAJ}}}}</ref>

:<math> n = \frac{2 \pi \varepsilon_0 d_\text{P} k T}{e^2} \cdot \ln\left(1 + \frac{d_\text{P} \bar v_\text{i} e^2 N_\text{i} t}{8 \varepsilon_0 k T}\right)</math>

Hierbei ist <math>\varepsilon_0</math> die [[Permittivität]] des Vakuums, <math>d_\text{P}</math> der Partikeldurchmesser, <math>k</math> die [[Boltzmann-Konstante]], <math>T</math> die Gastemperatur, <math>e</math> die [[Elementarladung]], <math>\bar v_\text{i}</math> die [[Maxwell-Boltzmann-Verteilung|mittlere thermische Geschwindigkeit]] der Ionen und <math>N_\text{i}</math> die Ionenkonzentration.

== Bipolare Diffusionsaufladung ==
Im Unterschied zur unipolaren Diffusionsaufladung können elektrisch geladene Partikel durch Kollision mit Ladungsträgern entgegengesetzter Polarität wieder entladen werden. Im stationären Fall stellt sich in einem Partikelkollektiv eine [[Boltzmann-Ladungsverteilung]] ein, bei der eine symmetrische Ladungsverteilung angenommen wird und der größte Teil der Partikel elektrisch neutral bleibt.

== Siehe auch ==
*[[Partikelaufladung]]
*[[Boltzmann-Ladungsverteilung]]
*[[Differentieller Mobilitätsanalysator]]

== Literatur ==
*{{Literatur|Autor=William C. Hinds|Titel=Aerosol Technology|Verlag=John Wiley & Sons|Ort=New York|ISBN=0-471-08726-2|Jahr=1982}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Elektrostatik]]

Diffusionsaufladung - Versionsgeschichte

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