The experimental and theoretical determination of the thermodynamic properties of melts and glasses from the system CaO-MgO-Al 2 O 3 -SiO 2

Shin, Jin-Wook; Conradt, Reinhard

doi:HT014410953

The experimental and theoretical determination of the thermodynamic properties of melts and glasses from the system CaO-MgO-Al 2 O 3 -SiO 2

Shin, Jin-Wook

2004 & 2005

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Jin-Wook Shin

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2004

Umfang107 S. : graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2005

Prüfungsjahr: 2004. - Publikationsjahr: 2005

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Conradt, Reinhard (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2004-06-29

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-20051019
DOI: 10.18154/RWTH-CONV-121678
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/59938/files/59938.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Georessourcen und Materialtechnik (500000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Glasschmelze (Genormte SW) ; Calciumoxid (Genormte SW) ; Zustandsgröße (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; CMAS (frei) ; thermodynamic (frei) ; CaO-activities (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Das Ziel dieser Arbeit ist die Erklärung der experimentellen Methoden für die Bestimmung thermodynamischer Größen im glasbildenden Silicatsystem und das Vergleichen dieser experimentell gemessenen Daten mit den berechneten Daten zweier thermodynamischer Modelle. In dieser Arbeit wurden zwei experimentelle Methoden durchgeführt um die thermodynamischen Größen des CaO im Silicatsystem (CaO-MgO-Al2O3-SiO2) zu messen. Mit der EMK-Methode sind Aktivitäten des CaO in Silicatschmelzen im Temperaturbereich von 1473 K bis 1573 K bestimmt worden. Mit einem Einwurfkalorimeter wurde die partiell molar gemischte Enthalpie des CaO bei 1732 K gemessen. Die Vitrificationenthalpie (Hvit) der Glasproben wurde ebenso mit dem Einwurfkalorimeter gemessen. Das Experiment wurde im Temperaturbereich von Raumtemperatur T0 (295 K) bis kalorimetrische Temperatur Tk (1732 K) durchgeführt. Die Glasübergangstemperatur (Tg) und die Wärmekapazitätsdifferenz (Dcp) bei Tg zwischen Glas und unterkühlter Schmelze wurden durch den DSC gemessen. Um die experimentell gemessenen CaO-Aktivitäten in Silikatschmelzen zu vergleichen, wurden zwei thermodynamische Modelle (F*A*C*T und das konstitutionelle Modell) für die Berechnung der CaO-Aktivitäten eingesetzt. Die berechneten Aktivitäten stimmen innerhalb ± 0.2 als Logarithmus mit den gemessenen Werten überein.

The purpose of the present investigation is to illustrate experimental methods for the measurement of accurate thermodynamic data in silicate glasses and melts, and then to determine thermochemical properties by those methods in order to compare with calculated values. Thermodynamic properties of CaO in the melts in the system (CaO-MgO-Al2O3-SiO2) are investigated by electrochemical and calorimetric methods. Activities of CaO are measured in the temperature range 1473 K to 1573 K using EMF measurement. Partial molar mixing enthalpies of CaO are directly measured using isothermal drop calorimetry at 1732 K. The vitrification enthalpy (Hvit) of glassy samples was also measured by the isothermal drop calorimeter. The measurements for the vitrification enthalpy were carried out in the temperature range from room temperature T0 (295 K) to the calorimetric temperature Tk (1732 K). Enthalpy data were determined from the enthalpy difference DH (Tk – T0). The glass transformation temperature (Tg) and the jump of the heat capacity at Tg (Dcp) were measured by a dynamic operating calorimeter (DSC). For the sake of the comparison of the experimentally determined activities, two models (F*A*C*T and the constitutional model) are adopted to calculate activities of CaO in the silicate melts. The calculated values agree within ± 0.2 as decadal logarithms with the measured values.

OpenAccess:
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