ISO-TOWER III:Reproduzierbarkeit bei Aluminium

Die Grundsatzuntersuchungen des Aluminium-ISO-Tower sind abgeschlossen.
Zu den Grundsatzuntersuchungen zählt unter anderem die Feststellung der Reglerabweichung zur Absoluttemperatur, welche mittlerweile ermittelt wurde. Des Weiteren ist der Immersioncompensator soweit optimiert worden, dass bei verschiedenen Eintauchtiefen keine relevanten Fehler mehr auftreten.

Die ersten Erstarrungsplateaus des Aluminium ISO-Towers sind durchgefahren:
Da ein Erstarrungspunkt im Vergleich zu einem Schmelzpunkt mit einer höheren Reproduzierbarkeit wiederholt werden kann, habe ich mit dem Aluminium-Erstarrungspunkt begonnen. Die Erstarrungstemperatur von Aluminium liegt bei 660,323°C.

Versuchsvorbereitung
Im ersten Schritt muss das Aluminium des ISO-Towers langsam und kontrolliert durchgeschmolzen werden. Das geschieht, indem die Temperatur des ISO-Towers zunächst einmal auf 2°C unterhalb der Schmelztemperatur von Aluminium eingestellt wird. Nachdem sich der ISO-Tower stabilisiert hat, wird im zweiten Schritt die Temperatur auf 1°C oberhalb der Schmelzpunkttemperatur eingestellt. Um sicher zu stellen, dass das komplette Aluminium durchgeschmolzen ist, sollte die Temperatur weiter erhöht werden, insgesamt auf 2°C oberhalb der Erstarrungstemperatur. Der Zeitpunkt, an dem das komplette Aluminium im ISO-Tower durchgeschmolzen ist, kann recht einfach durch das Ablesen des mitgeschriebenen Temperaturverlaufs ermittelt werden.

Erstarrung
Wenn sich das Aluminium im ISO-Tower garantiert im flüssigen Zustand befindet, kann mit der eigentlichen Erstarrung begonnen werden. Die Reglertemperatur des ISO-Towers wird nun wieder gesenkt, beispielsweise auf 1°C unterhalb der Erstarrungstemperatur des Aluminiums. Da das Aluminium jedoch in einem hochreinen Zustand vorliegt, kann es nicht selbständig erstarren, auch wenn dessen Temperatur unterhalb der eigentlichen Erstarrungstemperatur liegt. Der Erstarrungsprozess muss deswegen manuell in Gang gesetzt, also initiiert werden. Man spricht dabei vom sogenannten Supercool-Effekt. Der Supercool wird z. B. mit einem Glasstab initiiert. Dabei wird der Glastab in den Messkanal eingeführt. Durch die Kälte, die mit dem Glasstab in die Fixpunktzelle gebracht wird, wird der Supercool-Effekt eingeleitet und das Aluminium beginnt zu erstarren. Der Prozess der Erstarrung dauert ungefähr 10 Stunden.

Ergebnis
Die Grafiken 1 und 2 zeigen die ersten beiden Erstarrungskurven, die mit dem Aluminium ISO-Tower aufgenommen wurden. Als Erstarrungstemperatur wird der maximale Temperaturwert während der Erstarrung angenommen. Der Maximalwert der Kurve in der ersten Graphik kann bei 85,648473 Ohm ermittelt werden, der Maximalwert der Kurve in der zweiten Graphik bei 85,648441 Ohm. Die Differenz der beiden Aluminiumerstarrungen beträgt ungefähr 300µK. Das ist ein ganz hervorragendes Ergebnis für die allerersten aufgenommenen Kurven des Aluminium ISO-Towers.

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Grafik 1

Grafik 2

Grafik 2