Warum wandern Teilchen im Temperaturgefälle?

Das „8. International Meeting on Thermodiffusion“ in der Tagungsstätte des Gustav-Stresemann-Instituts wird vom Forschungszentrum Jülich, Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, organisiert.

Thermodiffusion ist ein physikalischer Vorgang, der in vielen technischen Bereichen eine große Rolle spielt, etwa bei der Analyse von Dispersionen, wie Wandfarbe, oder bei der Charakterisierung von Erdöllagerstätten. Richtig verstanden ist der Effekt aber noch nicht, obwohl er bereits vor mehr als 150 Jahren zum ersten Mal beobachtet wurde.

Ziel der Forscher ist es, über ein verbessertes Verständnis der grundlegenden physikalischen Eigenschaften von Flüssigkeiten langfristig die technischen Anwendungen zu verbessern.

Die Thermodiffusion bezeichnet die teilweise Trennung der Komponenten von Gas- oder Flüssigkeitsgemischen in einem Temperaturgefälle. Oft sammeln sich die leichteren Moleküle an Stellen höherer, die schwereren an Stellen tieferer Temperatur. Technisch relevant ist der Effekt etwa bei der Charakterisierung von Erdöllagerstätten, in denen es infolge des Temperaturgefälles im Inneren der Erde zu einer Anreicherung von leichteren und schwereren Rohölkomponenten in unterschiedlichen Bereichen des Reservoirs kommt.

Die möglichst genaue Vorhersage der Verteilung der Rohölkomponenten ist aber von entscheidender Bedeutung für eine optimale Förderung. Und eine Steigerung der Förderrate um ein bis zwei Prozent kompensiert den Weltverbrauch des Öls für etwa ein Jahr. Auch wird zurzeit untersucht, inwieweit Thermodiffusion die Stabilität von Solarteichen (Solar Ponds), die zur Speicherung von Sonnenenergie benutzt werden, beeinflusst.

Da die technischen Probleme für eine exakte Modellierung häufig zu komplex sind, studieren die Wissenschaftler die Thermodiffusion an Modellsystemen, wie einfachen Flüssigkeiten, Polymerlösungen und Dispersionen von synthetischen und biologischen Kolloiden. Die entwickelten theoretischen Modelle werden dann mit den experimentellen Daten verglichen, um so den Gültigkeitsbereich der theoretischen Modelle zu überprüfen und diese gegebenenfalls weiter zu entwickeln.