Drukverschillen en krachten

SSJ Vegetto

Hallo allemaal,

Ik heb een vraag ik heb een ruimte die ik ga vacuum zuigen en hier komt een want tussen en in de andere ruimte heerst vacuum hoe weet ik dan wat de druk is op het materiaal?

Met vriendelijke groet,

Bob

stoker

je vraagstelling is nogal verwarrend.

heb je twee vaccuum ruimtes, met daartussen een wand?

dan heb je geen kracht op die plaat.

SSJ Vegetto

Nee ik heb dit:

|

|

Vacuum (10^-4 bar) | Atmosferische druk

|

|

|

Die streepjes zijn dus de wand dus hoe bereken ik dan de druk op die want per vierkante cm of wat dan ook?

Met vriendelijke groet,

Bob

Sybke

De kracht (in Newton) op de plaat is de atmosferische druk (in Pascal) maal de oppervlakte van de plaat (in vierkante meter).

stoker

volgens mij is je nettodruk dan Atmosferische - vacuum

SSJ Vegetto

Ik zat er dus ook aan te denken om dit te doen ja. Gewoon 1,013.10^5 - 10^-4.10^5 [N/m^2] = 1,013.10^5 - 10^1 [N/m^2]

Maar klopt dat wel? Alvast dank voor jullie reacties!

Met vriendelijke groet,

Bob

Jan van de Velde

Jawel, dat klopt. Het drukverschil bereken je inderdaad gewoon zó. En er is niks magisch (zoals velen lijken te denken) aan die atmosfeer standaarddruk. Daar beneden gaan echt geen andere wetten gelden. Veelal zie je mensen ineens over zuigkrachten gaan praten en zo, of denken dat je voor een vacuümtank in een atmosferische omgeving véél sterker materiaal nodig hebt dan voor een atmosferische tank in een hogedruk (2 bar) omgeving.

De berekening staat alleen wat onbeholpen opgeschreven, maar vooruit.

SSJ Vegetto

Hebben jullie miss een idee of glas hiertegen bestand is of niet en anders welk soort glas ik zat te denken aan pyrex? kan die die druk aan?

Groeten,

Bob

Jan van de Velde

Hebben jullie misschien een idee of glas hiertegen bestand is of niet en anders welk soort glas ik zat te denken aan pyrex? kan die die druk aan?

Glas is daar in principe tegen bestand, jawel hoor. Het belangrijkste bij dat soort dingen is de vorm, en dan nog een zekere dikte om de krachten te verdelen. De Romeinen wisten al dat bogen heel wat konden hebben.

Neem nou eens een ouderwetse glazen limonadefles. Een bar drukverschil is geen probleem. Wel voor één ding oppassen: een verkeerde tik tegen een glazen vat onder druk en de scherven vliegen rond je oren. Serieuze verwondingen zijn mogelijk.

Petroleus

Veelal zie je mensen ineens over zuigkrachten gaan praten en zo, of denken dat je voor een vacuümtank in een atmosferische omgeving véél sterker materiaal nodig hebt dan voor een atmosferische tank in een hogedruk (2 bar) omgeving.

Maar een 2 bar situatie(2x de hoeveelheid lucht in een ruimte) is toch gelijk aan een situatie van 0,5 bar(1/2 de hoeveelheid lucht in een ruimte), en niet een van 0,01 bar (1/100 de hoeveelheid lucht). Dus dan zou je toch wél een veel sterker materiaal nodig hebben

Maar weet iemand trouwens de berekeningswijze van die spanning op het materiaal? Hoe de dikte/hoe klein het oppervlak daar van moet zijn om niet te barsten of te ver uit te buigen? Ik moet dat namelijk ook weten, maar niemand kan het mij tot nu toe vertellen, waaronder mijn leraren.

Petro

ghrasp

Maar een 2 bar situatie(2x de hoeveelheid lucht in een ruimte) is toch gelijk aan een situatie van 0,5 bar.

Mogelijk dat de situatie van 1--> 0,5 bar nog een geringere vervorming geeft van bijvoorbeeld een vlakke glazen plaat als afscheiding. Wel denk ik dat als je de vervorming als maatgevend neemt voor de belasting dat je dezelfde vervorming (uitgaande van een bar) kunt bewerkstelligen als bij 1 staat tot 2 bar verhouding bij een verhouding van bijv 0,2 staat tot 1 bar ofwel bij een geringer drukverschil.

Dit kun je ook zelf testen met het handpompje van een fiets. Sluit de opening af met een vinger en druk op de pomp. Een druk van een bar of zes zeven haal je dan (boven vijf zes bar druk wordt het tenminste moeilijk een band nog verder op te pompen ).

Nu probeer je een vacuum in de pomp te bewerkstelligen op dezelfde manier. Stel dat je handmatig ergens omtrent de 0,2 bar haalt. In ieder geval krijg je per definitie geen drukverschil van meer dan 1 bar.

Neem je een pomp met een grotere opening die je afsluit met een vlakke glazen plaat van zeg tien bij tien cm die breekt bij 0,2 bar onderdruk (kwestie van plaatdikte afstellen) dan is het dus niet zo dat je kunt voorspellen dat als je 1,8 bar erop zet (en dus hetzelfde drukverschil hebt) de plaat ook kapot.

Dat zou ook absurd zijn dan zou je een vacuum stolp (drukverschil maximaal een bar) gemakkelijk van hetzelfde materiaal als een petfles kunnen maken of van glas met een minimale wanddikte.

Jan van de Velde

Mogelijk dat de situatie van 1--> 0,5 bar nog een geringere vervorming geeft van bijvoorbeeld een vlakke glazen plaat als afscheiding. Wel denk ik dat als je de vervorming als maatgevend neemt voor de belasting dat je dezelfde vervorming (uitgaande van een bar) kunt bewerkstelligen als bij 1 staat tot 2 bar verhouding bij een verhouding van bijv 0,2 staat tot 1 bar ofwel bij een geringer drukverschil.

Nee. Eén bar drukverschil is één bar drukverschil.

Nu probeer je een vacuum in de pomp te bewerkstelligen op dezelfde manier. Stel dat je handmatig ergens omtrent de 0,2 bar haalt. In ieder geval krijg je per definitie geen drukverschil van meer dan 1 bar.

als je positief 6 bar haalt, trek je dat pompje ook makkelijk vacuüm. In de praktijk komt dus gewoon de zuiger uit de cilinder (tenzij je een oneindig lange cilinder hebt, maar dan kun je ook oneindig lang doorgaan. )

Neem je een pomp met een grotere opening die je afsluit met een vlakke glazen plaat van zeg tien bij tien cm die breekt bij 0,2 bar onderdruk (kwestie van plaatdikte afstellen) dan is het dus niet zo dat je kunt voorspellen dat als je 1,8 bar erop zet (en dus hetzelfde drukverschil hebt) de plaat ook kapot.

Wél.

Dat zou ook absurd zijn dan zou je een vacuum stolp (drukverschil maximaal een bar) gemakkelijk van hetzelfde materiaal als een petfles kunnen maken of van glas met een minimale wanddikte.

En dat kan ook makkelijk. Wat je verwart in dit geval is de richting van het drukverschil over een bol voorwerp, van binnen naar buiten of andersom. Proefje: een gesloten petfles onder een vacuumstolp. De PET-fles overleeft dat glansrijk. Maar neem een PET-fles mee naar een 10 m diep zwembad en het ding frommelt in elkaar... Lang voordat je de tien meter (en dus één bar verschil) haalt.

Datzelfde geldt voor een vacuümstolp. De druk staat erbuiten, niet erbinnen. Dus moet hij dik zijn om vervorming te voorkomen. Van binnen naar buiten kan diezelfde stolp misschien wel 100 bar hebben, vervorming is dan veel minder een risico. Hij is al bol, en boller dan bol kan niet. Met druk van binnen naar buiten is bol lang niet meer de ideale vorm

Het móet van glas, want anders kun je niet zien wat eronder gebeurt en heeft het ding geen zin. Glas is echter raar materiaal. Vervorming is bij een drukverschil van buiten naar binnen op dun materiaal onvermijdelijk. Met dun glas zou je al heel wat kunnen doen, maar één tikje op een verkeerd moment op zo'n onder vervormingsspanning staande glasplaat en de scherven vliegen letterlijk om je oren. Daar zit ik in een klaslokaal met pubers niet op te wachten.

Dus nee, dat is niet absurd. Zoals ik eerder schreef:

En er is niks magisch (zoals velen lijken te denken) aan die atmosfeer standaarddruk. Daar beneden gaan echt geen andere wetten gelden. Veelal zie je mensen ineens over zuigkrachten gaan praten en zo, of denken dat je voor een vacuümtank in een atmosferische omgeving véél sterker materiaal nodig hebt dan voor een atmosferische tank in een hogedruk (2 bar) omgeving.

ghrasp

Mijn voorbeeld (pompje) sabel je terecht neer, slecht voorbeeld.

Wat ik eigenlijk bedoel is dat je vacuum als een oneindig lage druk zou kunnen beschouwen en dan ook echt oneindig, als een limiet. Voor mijn gevoel gebeuren er dus ahw onverwachte dingen als je dichter naar die limiet toegaat. Als je een zwart gat als tegenovergestelde (oneindige) limiet opvat (in die richting ga je dan als je de druk probeert te verhogen) dan gebeurt er iets vergelijkbaars als met de lichtsnelheid, dingen/zekerheden die je constant veronderstelt zouden het net niet zijn. Ga je uit van PV/t dan kan het niet anders of je krijgt het verhaal zoals je het opvat kloppend, dat zit gewoon in die formules zelf opgesloten. Het zijn klassieke formules net als U=IR dat ook is.

Als het PV/T verhaal niet meer klopt bij steeds meer naderen van die limieten klopt het al een heel klein beetje ook in de praktijk (waarbij je nog ver van die limieten afbent) niet meer helemaal maar met die PV/T formules laat zich dat niet aantonen.

Mijn gevoel zegt me gewoon dat je bijvoorbeeld om in een lab een extreem lage druk te realiseren (en om die te houden moet je dan ook koelen uiteraard) behoorlijk zwaardere apparatuur nodig hebt dan om een druk van twee bar te realiseren.

Statisch berekent met PV/T kom je dus misschien wel uit maar ik vermoed dat je altijd toch om een druk van 1 PA te realiseren een wat grotere belasting van het materiaal krijgt dan bij een druk van 1,99999 Pa en dat dit ook bij gelijke drukverschillen die meer in de buurt liggen van de atmosferische druk geld.

Misschien moet je het ook meer zien in de zin van verzwakking van het materiaal bij lage druk.

De temperatuur neemt misschien sterker af als je vacuum trekt (niet met centrifugaal pomp maar idee fietspomp) van 1 naar 0,5 bar dan dat die temperatuur toeneemt wannneer je de druk verhoogt van 1 naar naar 1,5 bar omdat in het laatste geval de volumeverandering geringer is. Energetisch is de situatie van 1,5 tov 1 bar ahw iets minder onevenwichtig dan die van 0,5 tov 1.

Vervolgens verdwijnt (statisch) dat temperatuurverschil weer grotendeels en die verandering geldt dan sterker voor de onderdruk omdat daar de temperatuurverlaging sterker was is de temperatuurverhoging ook sterker. Ik kan me voorstellen dat het materiaal naderhand dan iets minder vast, minder sterk is?? Bij extreem vacuum heb je zelfs te maken met verdampen van materiaal (Op wikipedia (vacuum) las ik dat het bijvoorbeeld afgeraden wordt zink legeringen te gebruiken voor vacuum installaties)

Om in beide situaties met hetzelfde materiaal toe te kunnen zou je dus bij vacuum extra moeten koelen of je moet het materiaal sterker nemen.

Wat dat verdampen betreft dat treedt niet op bij bijvoorbeeld ruimteschepen omdat in de ruimte de druk van nature zo laag is met de bijhorende temperaturen is er een evenwichtsituatie.

Jan van de Velde

Wat ik eigenlijk bedoel is dat je vacuum als een oneindig lage druk zou kunnen beschouwen en dan ook echt oneindig, als een limiet.

Niks oneindig laag, gewoon 0 N/m².

Voor mijn gevoel gebeuren er dus ahw onverwachte dingen als je dichter naar die limiet toegaat.

De keren dat mijn intuïtie me in de steek liet zijn niet meer op de vingers van honderd handen te tellen denk ik.

Als je een zwart gat als tegenovergestelde (oneindige) limiet opvat (in die richting ga je dan als je de druk probeert te verhogen) dan gebeurt er iets vergelijkbaars als met de lichtsnelheid, dingen/zekerheden die je constant veronderstelt zouden het net niet zijn.

Nou ben je appels en varkens aan het vergelijken (niet eens appels en peren).

Als het PV/T verhaal niet meer klopt bij steeds meer naderen van die limieten.... ..//..

Ik zou zeggen, zoek daar dan eens bronnen voor, want als de hemel naar beneden valt hebben we allemaal een blauwe hoed.

Mijn gevoel zegt me gewoon dat je bijvoorbeeld om in een lab een extreem lage druk te realiseren (en om die te houden moet je dan ook koelen uiteraard) behoorlijk zwaardere apparatuur nodig hebt dan om een druk van twee bar te realiseren.

Dat is niet zo. Wél een probleem is alleen dat je, wegpompend uit een vat met steeds lager wordende druk, steeds minder gasmoleculen per zuigerslag vangt. Er komt een moment dat je net zoveel wegpompt als dat er langs zuigerveren e.d. weer teruglekt. In die zin heb je veel betere apparatuur nodig om een serieus lage druk te bereiken.

Misschien moet je het ook meer zien in de zin van verzwakking van het materiaal bij lage druk. Ik kan me voorstellen dat het materiaal naderhand dan iets minder vast, minder sterk is?? Bij extreem vacuum heb je zelfs te maken met verdampen van materiaal (Op wikipedia (vacuum) las ik dat het bijvoorbeeld afgeraden wordt zink legeringen te gebruiken voor vacuum installaties)

Dat wordt dan wel een langere-termijn verhaal. Dat zegt overigens niks over de krachten óp het materiaal.

Wat dat verdampen betreft dat treedt niet op bij bijvoorbeeld ruimteschepen omdat in de ruimte de druk van nature zo laag is met de bijhorende temperaturen is er een evenwichtsituatie.

In onze ionosfeer is de druk ook al hééél laag, maar de temperatuur is enkele duizenden kelvin.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Drukverschillen en krachten

Drukverschillen en krachten

Re: Drukverschillen en krachten

Re: Drukverschillen en krachten

Re: Drukverschillen en krachten

Re: Drukverschillen en krachten

Re: Drukverschillen en krachten

Re: Drukverschillen en krachten

Re: Drukverschillen en krachten

Re: Drukverschillen en krachten

Re: Drukverschillen en krachten

Re: Drukverschillen en krachten

Re: Drukverschillen en krachten

Re: Drukverschillen en krachten

Re: Drukverschillen en krachten