Energie uit warmte (zonder temperatuurverschil)

Maveryth

Het is bekend dat een stof boven het absolute nulpunt van temperatuur in meerdere fasen kan voorkomen: water is bij kamertemperatuur vooral een vloeistof, maar een hele kleine fractie ervan is een gas. Dit is als het ware een soort van evenwichtsreactie H2O (l) -><- H2O (g). vloeistof wordt gas en gas wordt vloeistof.

Is het niet zo dat elk gas -watermolecuul evenveel kans heeft om in een vloeistof te veranderen? en voor een vloeistof is de kans toch het grootst aan het oppervlak om in een gas te veranderen (vanwege druk van het water)?

Neem nu de volgende situatie: Water bevindt zich in een geïsoleerd vat. Al het water ligt in de eerste instantie op de bodem van het vat, maar het vat heeft ook nog een bakje op een hoger punt zitten. Gas moleculen verspreiden zich in het vat dus ook boven het bakje. Deze gasmoleculen kunnen een vloeistof vormen waardoor er vloeistof in het bakje terecht komt.

Natuurlijk kan deze vloeistof ook weer in een gas veranderen.

Er vindt geen temperatuurverandering plaats en de druk blijft hetzelfde. ga maar uit van 1 atmosfeer en kamertemperatuur.

Kan men er na een poos niet vanuit gaan dat er zich vloeistof bevindt in het bakje? of zal na een poos alles nog hetzelfde zijn als in de beginsituatie?

*Het is eigenlijk misschien ook meer een wiskunde kans vraag*

kotje

Bij kamertemperatuur heeft water een bepaalde dampspanning en is er een dynamisch evenwicht: er gaan evenveel watermoleculen per sec in de dampfase als er terugkeren in de vloeistof. Als het kleine bakje oorspronkelijk leeg is blijft het leeg. Want was het niet zo dan krijgen we een schending van wet behoud energie (potentiële energie stijgt).

Maveryth

*zucht, typ ik een heel verhaal en vergeet ik in te loggen. Kan ik die tekst niet ergens weer terugvinden?*

Bij kamertemperatuur heeft water een bepaalde dampspanning en is er een dynamisch evenwicht: er gaan evenveel watermoleculen per sec in de dampfase als er terugkeren in de vloeistof. Als het kleine bakje oorspronkelijk leeg is blijft het leeg. Want was het niet zo dan krijgen we een schending van wet behoud energie (potentiële energie stijgt).

Dit overtuigt me echter niet. Ik zie dat de potentiele energie stijgt, maar ik kan me ook een situatie voorstellen waarbij het verlaagt wordt waarbij je een soortgelijke situatie hebt:

Stel je hebt geen bak boven in het vat zitten, maar links; het vat bestaat eigenlijk uit 2 bakken nu: 1 linker en een rechterbak.

In de beginsituatie zit in de linkerbak geen vloeistof, in de rechter wel. de potentiele energie zou verlaagd worden als er wel vloeistof in de linker terecht zou komen.

Stel nou dat de ruimte boven het linkerbak groter is dan de rechter, dan verwacht men toch dat er meer gasmoleculen in een vloeistof overgaan boven de linkerbak en dus ook in de linkerbak terecht komen?

JWvdVeer

Als er totaal geen verandering van energie plaats vindt, dan hebben we waarschijnlijk te maken met een niet-realistische situatie.

En ja, je hebt gelijk met je redenatie dat als je twee bakken naast elkaar zet, dat je in theorie kunt hebben dat op den duur het water van de ene bak in de andere bak komt te zitten. Maar dat is dermate onwaarschijnlijk dat jij het nooit mee gaat maken. In de tussentijd heb je dan echter wel veranderingen van energie in het beschreven systeem.

Echter je kunt je ook nog een andere situatie voorstellen, waarbij de eindsituatie ook helemaal niet zo hoeft te zijn als de beginsituatie: Zet de bak met water 1m boven de grond. Je hebt dan potentiële energie. Een deel van de watermoleculen die verdampen verliezen hun temperatuur en zakken naar de grond en worden evt. weer gewoon water. Nu heb je de situatie dat de totale energie hetzelfde kan zijn gebleven, maar er toch een verandering in de situatie is opgetreden.

Jan van de Velde

Stel nou dat de ruimte boven het linkerbak groter is dan de rechter, dan verwacht men toch dat er meer gasmoleculen in een vloeistof overgaan boven de linkerbak en dus ook in de linkerbak terecht komen?

Niet noodzakelijk misschien. In die lege bak is aanvankelijk geen water aanwezig. Is er een reden voor een watermolecuul dat daar de bodem raakt om ook op die bodem te blijven?

Ik denk dat een watermolecuul uit de dampfase in het algemeen makkelijker zal "hechten" aan reeds aanwezige watermoleculen in de natte bak (waterstofbruggen) dan aan het bodemmateriaal in de droge bak, en daar ook moeilijker weer uit weg komt dan van dat bodemmateriaal. De droge bak zou dus heel wel droog kunnen blijven.

Het is maar een redenering overigens, geen ervaringsfeit.

Fred F.

Een condenserend watermolekuul geeft warmte af, welke door iets anders opgenomen moet worden. Als er evenwicht met water is zal er een ander molekuul dank zij deze warmte kunnen verdampen. In een lege bak is die mogelijkheid er niet. De enige manier om dan water te doen condenseren is een gebruik van een koelmedium wat iets kouder is dan de damp.

Maveryth

En ja, je hebt gelijk met je redenatie dat als je twee bakken naast elkaar zet, dat je in theorie kunt hebben dat op den duur het water van de ene bak in de andere bak komt te zitten. Maar dat is dermate onwaarschijnlijk dat jij het nooit mee gaat maken

bedoel je niet 'waarschijnlijk dat ik het nooit mee zal maken' of 'dermate onwaarschijnlijk dat ik het ooit mee ga maken'? Hoe dan ook, het lijkt mij helemaal niet zo onwaarschijnlijk. Misschien wel voor water, maar een stof die vluchtiger is zou toch eerder overgaan van fase?

Ik vraag me af hoe groot de kans is per tijdseenheid van een molecuul dat overgaat in een andere fase; is er hier ook ooit onderzoek naar gedaan?

Ik denk dat een watermolecuul uit de dampfase in het algemeen makkelijker zal "hechten" aan reeds aanwezige watermoleculen in de natte bak (waterstofbruggen) dan aan het bodemmateriaal in de droge bak, en daar ook moeilijker weer uit weg komt dan van dat bodemmateriaal. De droge bak zou dus heel wel droog kunnen blijven.

Het is maar een redenering overigens, geen ervaringsfeit.

Een klein laagje water zou het probleem dus kunnen verhelpen.

Ik heb echter mijn theorie geprobeerd te testen (met de droge bak die hoger zit). Ik gebruikte een als vloeistof diethylether (kookpunt 35 °C) in een fles, waarbij ik een dopje omgekeerd liet hangen in de fles. Dop erop en wachten. Ik verwachtte na een dag al wel wat te zien in het dopje, maar helaas. Later heb ik het nog geprobeerd met een pindakaas pot, omdat de opening van een fles nogal nauw is om er een bakje in te plaatsen, maar ik had het gevoel dat die niet helemaal luchtdicht was.

Echter wanneer ik een fles water halfvol in de koelkast doe, merkte ik wel op dat er na een dag condenswater aan de rand bovenin zat, maarja dit was gewoon een waarneming ik kan niet zeggen dat er aan het begin al geen condens was.

Een condenserend watermolekuul geeft warmte af, welke door iets anders opgenomen moet worden. Als er evenwicht met water is zal er een ander molekuul dank zij deze warmte kunnen verdampen. In een lege bak is die mogelijkheid er niet.

Kan het watermolecuul geen warmte afgeven aan de bodem van de bak?

Jan van de Velde

mogelijk interessante literatuur in dit verband:

http://www.fontys.nl/fheng/werktuigbouwkun...acuum/hvt01.pdf

pagina's over verdampingssnelheid

jkien

Ik vraag me af hoe groot de kans is per tijdseenheid van een molecuul dat overgaat in een andere fase; is er hier ook ooit onderzoek naar gedaan?

Water verdampt uit bak 1 als het luchtpakket daar onverzadigd is met waterdamp, en het water condenseert in bak 2 als het luchtpakket daar oververzadigd is. Welk hulpmiddel heb je bedacht om relatieve vochtigheid van het pakket tussen bak 1 en bak 2 te veranderen?

Terzijde: je claimt dat er geen temperatuurverandering plaatsvindt en dat de druk hetzelfde blijft. Maar het proces verloopt niet van nature isotherm, daar zul jij voor moeten zorgen met kacheltjes en koelelementen. Jij dient te beschrijven waar je die hulpmiddelen neerzet. Misschien bij de bakjes, want een luchtpakket koelt af waar water verdampt, en een luchtpakket warmt op waar water condenseert. En misschien overal in de luchtkolom, want een isotherme luchtkolom is niet stabiel, hij ondersteunt verticale luchtbewegingen. Luchtbellen van beneden stijgen op en koelen af, luchtbellen van boven zinken en worden warmer. Om het isotherm te houden zul je die spontane temperatuursveranderingen moeten compenseren met kacheltjes en koelelementen.

Het zou helderder zijn als je de stijgende en dalende luchtstroom scheidt, met een buis voor de stijgende luchtstroom en een buis voor de dalende luchtstroom, met een continue circulatie. Dan kun je duidelijker aangeven waar je de kacheltjes en de koelelementen plaatst.

RemiN

Echter wanneer ik een fles water halfvol in de koelkast doe, merkte ik wel op dat er na een dag condenswater aan de rand bovenin zat, maarja dit was gewoon een waarneming ik kan niet zeggen dat er aan het begin al geen condens was.

Als je een fles water die eerst op kamertemperatuur was in de koelkast zet, dan veranderd de dampdruk. In dit geval zal dus een deel van de waterdamp in de fles condenseren en eventueel tegen het deksel aan gaan zitten. Dit is een ander verhaal dan je in je eerste post beschrijft over het bakje dat je boven een vat met vloeistof hangt.

Kan het watermolecuul geen warmte afgeven aan de bodem van de bak?

De temperatuur van de bak is gelijk aan de temperatuur van de omgeving. En dus ook gelijk aan de temperatuur van de waterdamp die in de lucht zit. Waarom zou dit watermolecuul dan warmte afgeven aan de bodem van de bak? Warmte uitwisselen met een ander watermolecuul om te wisselen van fase kan ik me voorstellen, maar warmte afgeven aan een bak met dezelfde temperatuur om zo te condenseren lijkt me erg onwaarschijnlijk.

Maveryth

Waarom zou dit watermolecuul dan warmte afgeven aan de bodem van de bak? Warmte uitwisselen met een ander watermolecuul om te wisselen van fase kan ik me voorstellen, maar warmte afgeven aan een bak met dezelfde temperatuur om zo te condenseren lijkt me erg onwaarschijnlijk.

Waarom kan ik niet zeggen het lijkt mij dat de waarschijnlijkheid toch net zo groot is als bij het watermolecuul. Wat is een goede verklaring dan dat er warmte uitgewisseld kan worden met een ander watermolecuul om te wisselen van fase?

Jan van de Velde

dat er warmte uitgewisseld kan worden met een ander watermolecuul

Voordat we verder gaan met mogelijk vruchteloze discussies over temperatuur en warmte, kijk hier even naar de (versimpelde) definities van die twee kreten:

[microcursus] warmtecapaciteit deel 1: basisbegrippen

RemiN

Waarom kan ik niet zeggen het lijkt mij dat de waarschijnlijkheid toch net zo groot is als bij het watermolecuul. Wat is een goede verklaring dan dat er warmte uitgewisseld kan worden met een ander watermolecuul om te wisselen van fase?

Ik weet niet zeker of het helemaal goed is wat ik nu zeg, maar ik kan me voorstellen dat het ongeveer zo zit:

Zoals al eerder vermeld in dit topic zit er een bepaalde hoeveelheid waterdamp in de lucht bij bepaalde temperatuur en druk. Deze factor blijft constant in jou verhaal. We kunnen er dus vanuit gaan dat voor ieder watermolecuul dat van een hoger energieniveau (gas) naar een lager energieniveau (vloeistof) gaat, een ander molecuul het tegenovergesteld doet. Immers, de dampdruk blijft constant. Om water te verdampen is energie nodig, maar diezelfde hoeveelheid komt ook weer vrij als het condenseert. Zo blijft het verhaal in evenwicht.

Maveryth

Water verdampt uit bak 1 als het luchtpakket daar onverzadigd is met waterdamp, en het water condenseert in bak 2 als het luchtpakket daar oververzadigd is. Welk hulpmiddel heb je bedacht om relatieve vochtigheid van het pakket tussen bak 1 en bak 2 te veranderen

Even voor de duidelijkheid: Ik heb het over de fase overgangen die kunnen optreden op kleine schaal in een isotherm en isobaar en isochoor vat. Als je naar de moleculen kijkt zeg maar kunnen ze overgaan in een vloeistof fase of gas fase, maar netto veranderd er natuurlijk niets. Ik denk niet dat een hulpmiddel daarom ook nodig is.

dat er warmte uitgewisseld kan worden met een ander watermolecuul
Voordat we verder gaan met mogelijk vruchteloze discussies over temperatuur en warmte, kijk hier even naar de (versimpelde) definities van die twee kreten:

Ik heb de cursus doorgelezen en mijn definitie is eigenlijk onveranderd gebleven. Ik heb het toch goed gezegd dat er warmte (energie) uitgewisseld wordt met een ander molecuul? De andere bron is wel interessant maar helaas nog wat te bekrompen, zodat ik er niet helemaal wijs uit kan worden:

Volgens mij gaat de bron van fontys er van uit dat de vloeistof/gas in een open ruimte zit en niet in een gesloten vat. Of klopt het wel en kan ik gewoon aannemen dat de condensatiesnelheid hetzelfde is?

Ik neem aan dat ze met 'kg/m^2 s' dit bedoelen 'kg/(m^2 .s)'?

Eerst geven ze de formule voor hoeveel deeltjes er per seconde per oppervlakte verdampt? en dan het aantal kg?

Immers, de dampdruk blijft constant

aah ja daar had ik even geen rekening mee gehouden, thx.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Energie uit warmte (zonder temperatuurverschil)

Energie uit warmte (zonder temperatuurverschil)

Re: Energie uit warmte (zonder temperatuurverschil)

Re: Energie uit warmte (zonder temperatuurverschil)

Re: Energie uit warmte (zonder temperatuurverschil)

Re: Energie uit warmte (zonder temperatuurverschil)

Re: Energie uit warmte (zonder temperatuurverschil)

Re: Energie uit warmte (zonder temperatuurverschil)

Re: Energie uit warmte (zonder temperatuurverschil)

Re: Energie uit warmte (zonder temperatuurverschil)

Re: Energie uit warmte (zonder temperatuurverschil)

Re: Energie uit warmte (zonder temperatuurverschil)

Re: Energie uit warmte (zonder temperatuurverschil)

Re: Energie uit warmte (zonder temperatuurverschil)

Re: Energie uit warmte (zonder temperatuurverschil)