wat is sterker, 1 bar onderdruk of 1 bar overdruk?

joris s

Beste lezers,

Sorry als ik de verkeerde eenheid gebruik of een waarde die extreem hoog gebruik, ik heb weinig met dit onderwerp gerekend.

Ik ben bezig met een project waarbij we een trein in een vacuüm buis maken. Wij hebben als groep bedacht dat we niet in de buis gaan boren omdat dat de buis zwak zou maken. Nou vroeg iemand mij of vacuüm dan echt zo's sterke kracht was, en onze buis zou kunnen laten imploderen. Onze pomp is sowieso niet zo sterk maar het zette mij wel aan het denken, als bijvoorbeeld een astronaut zonder pak in de ruimte is dan explodeert hij. De mens kan echter wel gewoon naar 10 meter diep zwemmen als je je oren maar klaart. Beide verschillen 1 bar van onze atmosfeer (ongeveer). Deze gedachte had mij onbewust het idee gegeven dat 1 bar onderdruk veel sterker is dan 1 bar overdruk en dat bijvoorbeeld het verschil tussen 9 en 10 bar minder effect op een voorwerp zou hebben dan het verschil tussen 0 en 1 bar. Tot iemand dus vroeg of dit zo was. Na even denken dacht ik dat het er misschien mee te maken had dat er gewoon veel meer kracht voor nodig is om een voorwerp te laten imploderen dan exploderen en dat vacuüm daardoor sterker lijkt. Maar stel je blaast een ballon op, op tien meter diepte onder water en je neemt hem weer mee naar het oppervlakte, dan is het verschil in druk 1 bar. zou dit dan hetzelfde effect hebben als een ballon opblazen in normale druk en hem dan in een vacuüm plaatsen?

Ik kon er op internet niet uitkomen dus ik hoop dat iemand mij hiermee kan helpen.

Met vriendelijk groet,

Joris S

gast031

Er is wel een verschil maar dat is niet de sterkte.

Als je in een plastic fles een vacuüm creëert dan zal de fles meer vervormen dan als je op een fles met lucht van 1 bar een overdruk van 1 bar geeft.

Als de fles namelijk reeds lucht met een druk van 1 bar bezit zal de fles zo vervormen dat de druk aan de binnenkant hetzelfde is als aan de buitenkant. Dit is bij de fles met een vacuüm niet het geval omdat deze geen lucht of ander gas bevat. Er kan dus geen tegendruk ontstaan.

Dus bij een vacuüm blijft de druk in de plastic fles nul terwijl bij de fles die reeds lucht van 1 bar bevat en waar een overdruk op werkt van 1 bar (1+1) wordt de druk in de fles 2 bar, dus gelijk aan de druk buiten de fles en neemt het volume in de plastic fles af.

Pinokkio

Een buis of kolom die gebruikt wordt voor vacuum binnenin moet een veel grotere wanddikte hebben (om niet te bezwijken) dan een buis die voor 1 bar overdruk gebruikt wordt.

Vacuumdestillatiekolommen worden om die reden gebouwd met verstevigingsringen aan de buitenzijde om te vermijden dat men een forse wanddikte nodig zou hebben.

Michel Uphoff

In de praktijk is dat natuurlijk zo.

Maar dat betekent niet dat de krachten groter of kleiner zijn. Puur in theorie zou een perfecte bol op 1 bar onderdruk even dunwandig kunnen zijn als dezelfde bol op 1 bar overdruk. Alleen moet je die perfecte bol op onderdruk dan op geen enkele manier verstoren, want dat leidt tot een onvermijdelijke implosie. Kwestie van stabiel vs labiel evenwicht.

Benm

Dat is inderdaad nogal een verschil. Bij 1 bar onderdruk hoeft er maar een minieme imperfectie te zijn om een beginpunt te hebben voor de implosie. Bij overdruk wordt iets 'ronder' als het een beetje vervormbaar is en dat maakt het bestendiger tegen de kracht.

Kijk bijvoorbeeld naar een blikje cola/bier: de druk daarin kan zo een paar bar zijn, maar dat gaat prima. Zuig je zo'n blikje (half) vacuum en stel je het bloot aan de atmosfeer dan implodeert het vrijwel direct (leuk experiment overigens).

klazon

Hendrikus1 schreef: Als je in een plastic fles een vacuüm creëert dan zal de fles meer vervormen dan als je op een fles met lucht van 1 bar een overdruk van 1 bar geeft.

Je hoeft een plastic fles niet eens helemaal vacuüm te zuigen. Een eenvoudig proefje: vul de fles met heet water, giet dat er weer uit en draai dan direct de dop er op. Na een paar seconden begint de fles al in elkaar te schrompelen doordat de lucht in de fles afkoelt waardoor de druk verlaagt.

Michel Uphoff

Leuk filmpje hierover van Mythbusters:

joris s

Michel Uphoff schreef: In de praktijk is dat natuurlijk zo.

Maar dat betekent niet dat de krachten groter of kleiner zijn. Puur in theorie zou een perfecte bol op 1 bar onderdruk even dunwandig kunnen zijn als dezelfde bol op 1 bar overdruk. Alleen moet je die perfecte bol op onderdruk dan op geen enkele manier verstoren, want dat leidt tot een onvermijdelijke implosie. Kwestie van stabiel vs labiel evenwicht.

Oke dus stel ik heb een perfecte bol, in die bol is er een perfect vacuüm en buiten de bol 1 bar. De dikte is precies zo dat hij implodeert bij 1 bar verschil tussen de binnekant van de bol en de ruimte waar de bol zich in bevindt (situatie 1). Zou zo'n zelfde bal dan dus ook precies ontploffen als de druk in de bol 1 bar is en de druk buiten de bol 2 bar, gezien het druk verschil 1 bar is(situatie 2)?
en zou hetzelfde dan ook gebeuren als ik in de bol een druk van 9 bar zou hebben en een ruimte druk van 10 bar, gezien dit ook weer 1 bar verschil is(situatie 3)? Ik dacht namelijk uit een van de bovenstaand antwoorden te begrijpen dat de bol met zoals ik hem in situatie 1 schets wel zou imploderen omdat deze totaal geen tegendruk bied terwijl de bol zoals ik hem in situatie 3 schets dat wel zou doen.

Ik hoor graag van u

Hendrikus1 schreef: Er is wel een verschil maar dat is niet de sterkte.

Als je in een plastic fles een vacuüm creëert dan zal de fles meer vervormen dan als je op een fles met lucht van 1 bar een overdruk van 1 bar geeft.

Als de fles namelijk reeds lucht met een druk van 1 bar bezit zal de fles zo vervormen dat de druk aan de binnenkant hetzelfde is als aan de buitenkant. Dit is bij de fles met een vacuüm niet het geval omdat deze geen lucht of ander gas bevat. Er kan dus geen tegendruk ontstaan.

Dus bij een vacuüm blijft de druk in de plastic fles nul terwijl bij de fles die reeds lucht van 1 bar bevat en waar een overdruk op werkt van 1 bar (1+1) wordt de druk in de fles 2 bar, dus gelijk aan de druk buiten de fles en neemt het volume in de plastic fles af.

dankuwel voor uw antwoord,

kan ik hier dan uit afleiden dat een dichte fles waarvan de binnen druk 9 bar is en de buitendruk 10 bar niet hetzelfde reageert als een fles waarvan de binnendruk 0 bar is en de buitendruk 1 bar, omdat de tweede fles totaal geen tegendruk zou bieden en de eerste fles wel? oftewel zou je kunnen stellen dat het gaat om het procentueel verschil tussen de binnen en buiten druk?

Michel Uphoff

QuoteZou zo'n zelfde bal dan dus ook precies ontploffen als de druk in de bol 1 bar is en de druk buiten de bol 2 bar, gezien het druk verschil 1 bar is

Indien de weerstand van het materiaal tegen drukkrachten helzelfde is als tegen trekkrachten, ja. Nogmaals, bij een volkomen theoretische situatie van een perfecte en niet verstoorde bol.

Quoteomdat de tweede fles totaal geen tegendruk zou bieden en de eerste fles wel?

Klopt. Het gaat om het drukverschil, en dat verloopt niet hetzelfde bij deze twee situaties. Neem die fles met 9 bar inwendige druk die je onder 10 bar zet. Op het moment dat die fles tot op 90% van zijn oorspronkelijke volume is ingedrukt, is de binnendruk ook 10 bar (wet van Boyle) en is er evenwicht. Bij de volkomen luchtledige fles ontstaat er geen binnendruk.

gast031

Pinokkio schreef: Een buis of kolom die gebruikt wordt voor vacuum binnenin moet een veel grotere wanddikte hebben (om niet te bezwijken) dan een buis die voor 1 bar overdruk gebruikt wordt.

Vacuumdestillatiekolommen worden om die reden gebouwd met verstevigingsringen aan de buitenzijde om te vermijden dat men een forse wanddikte nodig zou hebben.

p=F/A en p=0 in een vacuüm. De kracht op een buis die een vacuüm heeft is F=p*A. Is het oppervlakte 1 m² dan geldt aan de binnenkant dat F=0 en aan de buitenkant F=100.000 N/m^{2 *}1m²is 100.000 N.

Als er 1 bar binnendruk is met 2 bar buitendruk dan = F_binnen=100.000 N en F_buiten=200.000 N. Dus zijn de krachten die werken bij een vacuüm en bij 2 bar buiten met 1 bar binnen gelijk. Het verschil is immers in beide gevallen 100.000 N.

De krachten die werken worden wel groter als het oppervlakte groter wordt want wordt het oppervlak van de buis die vacuüm is twee keer zo groot dan werkt er ook een kracht die twee keer zo groot is, dus moeten de wanden ook sterker zijn. Doch dit geldt ook voor een installatie waarbij de binnendruk 1 bar is en de buitendruk 2 bar.

Benm

Wat al eerder is aangehaald: in een vacuum kan iets nooit 'genoeg' uitzetten om tot gelijke druk te komen. Een ballon in een vacuum wordt oneindig groot als er ook maar een beetje gas in zit. Bij een echt goed vacuum zal een ballon waar je alleen maar een knoop in legt gewoon knappen zolang er maar ruimte in de vacuumkamer is.

Als je van 1 naar 2 bar gaat wordt een ballon precies 2x zo groot, wat best acceptabel kan zijn als het ding niet nagenoeg op knappen stond.

Dat balonnen proefjes onder stolpen en dergelijke overleven komt vooral door het matige vacuum van dergelijke installaties. Zou je tot 1 mbar gaan dan wordt iets formaat tennisbal groter dan een voetbal, ALS het niet knapt

gast031

Niemand beweert dat dit niet zo zou zijn. Als er in een buis een vacuüm is en in die buis komt een klein deukje dan kan dit grotere gevolgen hebben dan dat dit gebeurt in een buis met een druk van 1 bar met een overdruk van nog eens een bar aan de buitenkant. omdat er geen weerstand is in de buis die vacuüm is en die is er wel bij de andere want daar neemt de druk in de buis toe en er is tegenkracht.

Pinokkio

Michel Uphoff schreef: In de praktijk is dat natuurlijk zo.

Maar dat betekent niet dat de krachten groter of kleiner zijn. Puur in theorie zou een perfecte bol op 1 bar onderdruk even dunwandig kunnen zijn als dezelfde bol op 1 bar overdruk. Alleen moet je die perfecte bol op onderdruk dan op geen enkele manier verstoren, want dat leidt tot een onvermijdelijke implosie. Kwestie van stabiel vs labiel evenwicht.

Ik betwijfel of dat zo is.
Bij overdruk ontstaat er een trekkracht in de wand van de buis/kolom/bol.
Bij onderdruk ontstaat er een drukkracht, knikkracht (of wat is het juiste woord) in de wand.
Dat zijn twee totaal verschillende vormen van belasting.

Het is toch niet zo dat als een colablikje of een plastic frisdrankfles al bezwijkt bij de geringste onderdruk, dat het gevolg zou zijn van imperfecties in de wand.

klazon

Ik denk het wel. Een colablikje is niet perfect rond en dat is al een imperfectie. Een plastic fles zit meestal vol met ribbels en ander relief, en dat is al genoeg om hem snel te laten bezwijken.

Pinokkio

Als een plastic fles ribbels heeft is dat juist om hem sterker te maken tegen de overdruk die een hand bij beetpakken veroorzaakt. Niet om hem zwakker te maken.

Mijn punt was: bij overdruk moet de wand een trekkracht opvangen, maar bij onderdruk een drukkracht of knikkracht. Dat zijn twee totaal verschillende belastingssituaties voor de wand, en vergen dus twee verschillende wanddiktes, ook al is in beide gevallen de absolute waarde van het drukverschil en de daardoor optredende kracht hetzelfde.

Wie een vacuumbuis ontwerpt voor een trein, en daar ging dit topic toch over, zal daar rekening mee moeten houden. Voor een speelgoedtreintje in een kleine diameter buis zal het geen probleem zijn, maar op ware grootte zal men verstevigingsringen om de buis moeten installeren om grote wanddikte te vermijden.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

wat is sterker, 1 bar onderdruk of 1 bar overdruk?

wat is sterker, 1 bar onderdruk of 1 bar overdruk?

Re: wat is sterker, 1 bar onderdruk of 1 bar overdruk?

Re: wat is sterker, 1 bar onderdruk of 1 bar overdruk?

Re: wat is sterker, 1 bar onderdruk of 1 bar overdruk?

Re: wat is sterker, 1 bar onderdruk of 1 bar overdruk?

Re: wat is sterker, 1 bar onderdruk of 1 bar overdruk?

Re: wat is sterker, 1 bar onderdruk of 1 bar overdruk?

Re: wat is sterker, 1 bar onderdruk of 1 bar overdruk?

Re: wat is sterker, 1 bar onderdruk of 1 bar overdruk?

Re: wat is sterker, 1 bar onderdruk of 1 bar overdruk?

Re: wat is sterker, 1 bar onderdruk of 1 bar overdruk?

Re: wat is sterker, 1 bar onderdruk of 1 bar overdruk?

Re: wat is sterker, 1 bar onderdruk of 1 bar overdruk?

Re: wat is sterker, 1 bar onderdruk of 1 bar overdruk?

Re: wat is sterker, 1 bar onderdruk of 1 bar overdruk?