[Thermodynamica] Temperatuur en druktoename

drukker

Stel, ik heb een gesloten tankje (10 liter inhoud) volledig gevuld met water.

Ik ga het water verhitten. De temperatuur zal stijgen evenals de druk.

Hoeveel neemt de druk toe per graad Celsius?

Is dit een lineair verloop?

Hoeveel stijgt de kooktemperatuur per Pa drukstijging?

Wat nu wanneer ik de tank volledig vul met ether?

Hoeveel zal de druk per graad Celsius temperatuurstijging nu toenemen.

Is er explosie gevaar bij een bepaalde temperatuur en of druk?

Het tankje is zeer robuust uitgevoerd.

Wie kan hier antwoord op geven?

Jan van de Velde

Is er explosie gevaar bij een bepaalde temperatuur en of druk?

OM de belangrijkste vraag eerst te beantwoorden:

JA er is een groot gevaar.

De explosie zal op zich wel meevallen als je tankje tenminste kapotgaat voordat je vloeistof geheel is omgezet in de fluide fase. Maar de kans dat er ergens een scheur in je vat ontstaat is reëel aanwezig. Mogelijk kokend hete vloeistof zal door dat gat spuiten. Dat is niet bevorderlijk voor de gezondheid van degene die door die straal wordt geraakt.

Je bent niet van plan dit in het echt thuis te proberen hoop ik??

DePurpereWolf

Volgens de algemene gaswet

\({P_1 \cdot V_1 \over T_1} = {P_2 \cdot V_2 \over T_2}\)

Gegeven is dat V constant is resulteerd dit dus in

\(P_2 ={ P_1 \cdot T_2 \over T_1} \)

Dit is al erg lang geleden, dus er kan best een foutje inzitten.

bats

drukker schreef:Stel, ik heb een gesloten tankje (10 liter inhoud) volledig gevuld met water.

Ik ga het water verhitten. De temperatuur zal stijgen evenals de druk.

Hoeveel neemt de druk toe per graad Celsius?

Als je het vat helemaal vult met zuiver water, zodat er geen lucht meer in je tankje zit, zal de druk met ongeveer 5 bar per graad stijgen.

Is dit een lineair verloop?

Ja volgens mij is het verloop vrijwel lineair.

Hoeveel stijgt de kooktemperatuur per Pa drukstijging

De kooktemperatuurstijging is niet lineair, bij een bepaalde temperatuur de z.g.n. kritieke temperatuur zal het water ondanks de druk overgaan naar de gasfase, dat punt wordt het kritieke punt genoemd, de temperatuur is dan 374*C bij een druk van 221 bar. Let wel dit geldt alleen als het vat niet helemaal met water is gevuld, dus als het voor de helft is gevuld. Wel zal de druk als het voor de helft gevuld is minder snel stijgen. Bij een vol vat zal de druk heel snel stijgen, dus met 5 bar/*C.

Is er explosie gevaar bij een bepaalde temperatuur en of druk???

Dat ligt er maar net aan hoe dik de wand van je tankje is in verhouding tot de binnendiameter. Ook maak het soort materiaal uit. En het maak uit hoe heet je het maakt. Maar je tankje kan zeker exploderen, als het tankje de druk aan zou kunnen tot al het water binnen in is verdampt tot gas, dus de kritieke temperatuur bereikt, dan zal je tankje bij nog verdere verhitten op een gegeven moment uit elkaar knallen (met een heel luide knal!), dit alleen als je tank voor de helft met water is gevuld. Heb je je tankje helemaal met water gevuld en het zal op een gegeven moment bezwijken onder de druk, dan zal het slechts scheuren, omdat het water dan nog vloeibaar is, m.a.w. bij een volle tank zal de druk zo snel oplopen, dat de kritieke temperatuur niet eens wordt bereikt, en voor die tijd al scheurt. Dat komt omdat een vloeistof minder uitzet als een gas, ontsnapt een vloeistof onder hoge druk, dan zal het volume van de vloeistof maar een beetje uitzetten. Vloeistoffen zijn nauwelijks samendrukbaar. Bij gassen, als water allemaal in gas is veranderd zal het gas na ontsnapping heel snel uitzetten, dat gaat zo snel dat een scheur in de wand niet genoeg is en het meteen helemaal uitelkaar spat.

Het tankje is zeer robuust uitgevoerd.

Wie kan hier antwoord op geven

Jan van de Velde

Ik zou de algemene gaswet liever niet toepassen op vaatjes geheel gevuld met vloeistof.

de kubieke uitzettingscoefficient van water is volgens BINAS 0,21.10^-3 per K. Van ether 1,7.10^-3 per K(toe maar)

de lineaire uitzettingscoefficient van koolstofstaal (om maar eens een metaal voor het vaatje te zoeken) is volgens BINAS 12.10^-6 per K

Laten we eens met het vaatje beginnen. Bodem en top een cirkel met een doorsnede van 50 cm, hoogte van het vat 100 cm (bij 293 K)

Inhoud dus 196250 cm³

Ik verwarm vat en inhoud met 100 K tot 393. doorsnede wordt nu

50 x 100 x 12.10^-6 = 50,06 cm, nieuwe lengte wordt 100,12 cm

nieuwe inhoud wordt dan 196957 cm³

Het water wil een nieuw volume innemen van

196250 x 100 x 0,21.10^-3= 200371 cm³

Ik moet dus 200371 cm³ water zo samenpersen dat het in een vat van 196957 cm³ past.

Dat is een volumeverkleining (verdichting) van ca 1,7 %.

Bij een bulkmodulus van water van 0,47 % per 100 bar betekent dat een druk in je vaatje van ca. 360 bar. (cijfers elders van dit forum geplukt, hopelijk zijn ze correct, maar met wat ik weet van waterdichtheid op grote diepte in de oceaan zo te zien wel)

Als je het niet erg vindt blijf ik een eindje uit de buurt.

Is dit een lineair verloop?

Te moe om over na te denken. Stop de formules als boven maar in een excelbestandje en laat een grafiekje uitdraaien.

Hoeveel stijgt de kooktemperatuur per Pa drukstijging?

Zie Binas tabellen 13A en 13B

bats

Jan van de Velde schreef:Ik zou de algemene gaswet liever niet toepassen op vaatjes geheel gevuld met vloeistof.

de kubieke uitzettingscoefficient van water is volgens BINAS 0,21.10^-3 per K. Van ether 1,7.10^-3 per K(toe maar)

de lineaire uitzettingscoefficient van koolstofstaal (om maar eens een metaal voor het vaatje te zoeken) is volgens BINAS 12.10^-6 per K

Laten we eens met het vaatje beginnen. Bodem en top een cirkel met een doorsnede van 50 cm, hoogte van het vat 100 cm (bij 293 K)

Inhoud dus 196250 cm³

Ik verwarm vat en inhoud met 100 K tot 393. doorsnede wordt nu

50 x 100 x 12.10^-6 = 50,06 cm, nieuwe lengte wordt 100,12 cm

nieuwe inhoud wordt dan 196957 cm³

Het water wil een nieuw volume innemen van

196250 x 100 x 0,21.10^-3= 200371 cm³

Ik moet dus 200371 cm³ water zo samenpersen dat het in een vat van 196957 cm³ past.

Dat is een volumeverkleining (verdichting) van ca 1,7 %.

Bij een bulkmodulus van water van 0,47 % per 100 bar betekent dat een druk in je vaatje van ca. 360 bar. (cijfers elders van dit forum geplukt, hopelijk zijn ze correct, maar met wat ik weet van waterdichtheid op grote diepte in de oceaan zo te zien wel)

Een aardig leuk proefje. Inderdaad je moet rekening houden met het feit dat het metaal (koolstofstaal) ook uitzet als het verwarmd wordt.

Goed met water zou je als in dit voorbeeld gegeven uitkomen op zo'n 360 bar. Ervan uitgaand dat je met 293K begint en eindig bij 393K, dus 100* verwarmd. Okee. Maar ik heb er nu ook een. Stel nou dat ik nu geen water gebruik, maar kaarsvet, dus zuiver parafine (ik ga er hier voor het gemak maar vanuit dat de kaars waar ik het hier over heb uit 100% parafine bestaat, maar in werkelijkheid is een kaars geen 100% parafine, je hebt ook stearine en bovendien zit er om een kaars ook nog vaak een waslaag, die als functie het druipen tegengaat en ook de kleur geeft. Maar dat is een verhaal apart, hier bedoel ik voor het gemak een kaars die uit 100% parafine bestaat.), dat laat ik in een kannetje smelten en daarna giet ik het in het vaatje wat hierboven staat beschreven (nadat ik het water verwijderd heb en goed drooggemaakt), ik vul hem helemaal tot aan de rand toe en laat het daarna stollen. Ik zie dat het vet gekrompen is, ik zie dat het vet een soort putje heeft gevormd, het volume is in vaste toestand dus kleiner dan in de vloeibare fase. Vervolgens laat ik opnieuw een beetje kaarsvet (van dezelfde kaars uiteraard) smelten en vul het ontstane putje helemaal op, laat het stollen, onstaat weer een nieuw maar kleiner putje, vul ik weer op, enz.. Totdat ik het vaatje helemaal gevuld heb met vast kaarsvet. Nu verzegel ik het vat en ga het net zo verwarmen als hierboven beschreven van 293K naar 393K. Ondanks dat het vet vast is, wil het toch uitzetten, maar zal tegengehouden worden door de wanden van het vat, het zal nu met gelijke mate uitzetten als het vat zelf, dus het vet zal dus met 1,2.10^6m per meter lengte per graad uitzetten, i.p.v. 200.10^6m/K/m. De inhoud van het vat is bij 393K 196957cm^3. De inhoud van het vet in vaste fase (als het door de druk niet zou smelten) wil een volume innemen van: (((50 x 100 x 200.10^6=51,00)^2)pi)/4(x102)=208368cm^3, dus ik moet 208368cm^3 parafine zo comprimeren dat het in een vat van 196957cm^3 past. Dat is dus een verdichting van 5,79%. En een vloeistof zoals water is al moeilijk te comprimeren, een vaste stof is toch al gauw 10 keer moeilijker te comprimeren dan een vloeistof, al weet ik niet wat de bulkmodules is van vast parafine. Dus in dit geval moet de druk echt extreem hoog worden. In de praktijk zal het vaatje allang gescheurt zijn. Maar stel dat het vaatje van een zodanige constructie is dat deze de druk gewoon wel aankan, dus wel van koolstofstaal, maar een hele dikke wand heeft, zegmaar dat de wand 50cm dik is, hoe hoog zal dan de einddruk theoretisch kunnen worden???

Jan van de Velde

dus het vet zal dus met 1,2.10^6m per meter lengte per graad uitzetten, i.p.v. 200.10^6m/K/m

1) vanwaar de lineaire uitzettingscoefficient in plaats van de kubieke?

2) waar heb je die cijfers vandaan?

3) ik neem aan dat je bedoelt 200.10^-6m/K/m, met de nadruk op het minnetje in de macht.

4) geen idee hoever het smeltpunt van paraffine verschuift bij opbouw van druk, maar normaal heeft het een smelttraject van 47-65°C (wiki) omdat het een mengsel is. Of de boel in je vat vast blijft bij opwarming tot 393 K is de vraag.

(((50 x 100 x 200.10^6=51,00)^2)pi)/4(x102)=208368cm^3

5) Het lijkt mij onzeker of je op deze wijze lineaire uitzettingscoefficienten kunt omrekenen naar kubieke...

een vaste stof is toch al gauw 10 keer moeilijker te comprimeren dan een vloeistof,

6)Ik ben een oprecht liefhebber van sigarendoosberekeningen, maar is dit niet een al te grove generalisatie??

hoe hoog zal dan de einddruk theoretisch kunnen worden???

Inconel or stainless steel (T301) gasket material and ruby hips for pressure calibration are included with the cell. Beryllium diamond mounts are used for high pressure X-ray experiments to pressures of approximately 200 kilobars.

2.000.000 kPa wordt op kunstmatige wijze wel bereikt hier op aarde.

http://hypertextbook.com/facts/1997/Marina...aTreybick.shtml

34.000.000.000.000 kPa (3,4 10¹¹ bar) zijn cijfers die wel gegeven worden voor de kern van de zon. Dat is dus in elk geval nog een praktisch haalbaar getal. Nog gekker moet kunnen. Doe je best !!!!!

bats

Jan van de Velde][quote]dus het vet zal dus met 1 schreef:
1) vanwaar de lineaire uitzettingscoefficient in plaats van de kubieke?

Omdat kaarsvet vast is in eerste instantie

2) waar heb je die cijfers vandaan?

Die cijfers heb ik gehaald uit je verhaal hierboven, over de inhoud van je vat. En de cijfers over het kaarsvet, althans parafine heb ik uit het BINAS alinea 10 ( of hoofdstuk 10, hoe het ook mag heten) gehaald.

3) ik neem aan dat je bedoelt 200.10^-6m/K/m, met de nadruk op het minnetje in de macht.

Klopt! Ik ben inderdaad het minnetje vergeten

6)Ik ben een oprecht liefhebber van sigarendoosberekeningen, maar is dit niet een al te grove generalisatie??
Wat bedoel je met sigarendoosberekeningen?

hoe hoog zal dan de einddruk theoretisch kunnen worden???

Nog een opmerking over kaarsvet, kaarsvet in vloeibare fase heeft een groter kubieke uitzettingscoëfficiënt dan water, hoeveel dat weet ik niet, want dat staat in in het BINAS, het staat er alleen in de vaste fase. En daarbij kan ik nergens iets vinden over de bulkmodules van kaarsvet, in zowel de vaste fase als in de vloeibare fase.

]

Jan van de Velde

dus het vet zal dus met 1,2.10^6m per meter lengte per graad uitzetten, i.p.v. 200.10^6m/K/m

Ik vraag me af of je op deze manier lineaire uitzettingscoefficienten mag omrekenen naar kubieke.

Ik zou dat wel eens hier of daar bevestigd willen zien...

Wat bedoel je met sigarendoosberekeningen?

Ik word oud denk ik. De uitdrukking begint wat gedateerd te raken nu er steeds minder mensen sigaren roken. Goedkopere sigaren worden afgeleverd in een kartonnen doosje, waarvan de onderkant bijna nooit bedrukt is. Hierop heb je dus ruim de gelegenheid om te schrijven. Sigarenrokers gebruikten hun doosjes daar dan ook niet zelden voor: notities bijvoorbeeld, maar ook ruwe kladberekeningen.

Daarvoor ga je dus niet tot vijf cijfers achter de komma, rond je wat af en neem je wat redelijks aan en zo.

Als ik 504 dozen vervoeren moet, en ik heb vrachtwagens met een laadvolume van 20 m³ wil ik alleen maar weten of ik één of twee vrachtwagens nodig zal hebben. Dat het volume van 504 dozen exact 34,765 m³ is interesseert me dan niet. Ik meet mijn dozen ruwweg op zonder op millimeters te letten Dan pak ik dus mijn sigarendoos in plaats van dat ik mijn computer opstart, berken ruwweg het volume per doos en vermenigvuldig dat met 500 ipv 504. Met een sigarendoosberekening kom je dus vlot tot een uitkomst die ergens in de buurt van de waarheid ligt,

Het schiet wat beter op, is wat beter te volgen dan al die cijfertjes achter de komma, en vaak hoef je de uitkomst helemaal niet zo nauwkeurig te weten.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[Thermodynamica] Temperatuur en druktoename

[Thermodynamica] Temperatuur en druktoename

Re: [Thermodynamica] Temperatuur en druktoename

Re: [Thermodynamica] Temperatuur en druktoename

Re: [Thermodynamica] Temperatuur en druktoename

Re: [Thermodynamica] Temperatuur en druktoename

Re: [Thermodynamica] Temperatuur en druktoename

Re: [Thermodynamica] Temperatuur en druktoename

Re: [Thermodynamica] Temperatuur en druktoename

Re: [Thermodynamica] Temperatuur en druktoename