[vloeistofmechanica] Spons en energie ?

Cycloon

Ik ben de laatste tijd vrij bezeten door energie, is er oneindig veel energie en hoe en van waar haalt elke materie zijn energie ?

Wel nu kom ik voor het grootste raadsel hierin

!

Dus wanneer je bijvoorbeeld water op een tafel doet, en je legt er dan een spons bovenop en daarboven een blad papier, dan zal het blad na verloop nat worden (als er genoeg water is tenminste)

Nu vraag ik me af waar de energie vandaan komt om dit water omhoog te krijgen ? Is het een vorm van diffusie

Dat bracht mij dan weer op de volgende vraag, waar haalt diffusie en osmose hun energie vandaan ?

Bart

Ze halen nergens energie vandaan, ze willen in een zo laag mogelijke energie toestand zitten.

Brinx

Wordt er bij capillaire processen (waarvan het opzuigen van water door een vloeipapiertje of een spons voorbeelden zijn) de potentiele energie die het water wint niet verkregen uit de inwendige energie van het water? m.a.w., wordt het water effectief heel iets kouder?

Ik vraag me af wat de limiet is voor dit proces - hoe hoog kan water 'opklimmen' door bijvoorbeeld een vloeipapiertje?

Dalton

Ik vraag me af wat de limiet is voor dit proces - hoe hoog kan water 'opklimmen' door bijvoorbeeld een vloeipapiertje?

Het exacte limiet weet ik niet, maar het is wel een belangrijke factor.

Bomen brengen water omhood met ditzelfde principe.

Bomen kunnen hierdoor nooit hoger worden dan zoveel meter.

Jan van de Velde

Dalton schreef:

Bomen brengen water omhoog met ditzelfde principe.

Dat is niet waar, helaas. Het omhoog pompen van water in een plant is wel degelijk een actief en energievragend biologisch proces. Een plant krijgt dit voor elkaar door actief en grotendeels selectief zouten uit de wortelomgeving op te nemen, waardoor de osmotische waarde van de celinhoud stijgt. Dit veroorzaakt opname van water, waardoor de druk stijgt. Water en zouten worden de houtvaten ingeperst.

Valt de toevoer van suikers naar de wortels stil, of wordt de omgeving van de wortel zuurstofloos, dan valt de opwaartse waterstroom in de plant gegarandeerd stil.

Zet een gewone landplant met zijn wortels in het water, en zodra de in dit water opgeloste zuurstof is opgesoupeerd, valt het transport stil.

Of verhoog de osmotische waarde van het bodemvocht (overbemesting) en het proces valt ook stil.

Het beste bewijs voor het betrekkelijk geringe belang van capillaire werking in dit geheel is overigens dat een capillair niet "overloopt". Maar als je een plantenstengel doorsnijdt, blijft de sapstroom doorlopen totdat de energiereserve van de wortelcellen is uitgeput (of de wond wordt afgesloten).

Cycloon

Ze halen nergens energie vandaan, ze willen in een zo laag mogelijke energie toestand zitten.

En waarom kruipen ze dan als het ware naar boven ? Is het dan omdat ze potentiele energie verliezen ? Of zit ik helemaal mis met mijn redenering

Jan van de Velde

Ik denk dat de term entropie hier op zijn plaats is, maar ik zie niet helemaal zuiver de consequenties van die gedachte.

Cycloon

Ze streven mss wel naar een grotere entropie, maar hoe hoger het water komt, hoe meer potentiele energie het krijgt ? Toch ?

Jan van de Velde

@Cycloon: Ja, als het omhoog gaat krijgt het meer potentiele energie. Daar is niks mis mee, als die ook maar ergens vandaan komt. Verlies van kinetische energie doordat meer moleculen door adhesie worden vastgehouden?

@Dalton in het bijzonder: ik moet mijn mededeling dat je fout zat met je capillaire opstijging van water in bomen deels terugnemen. Je hebt eigenlijk minstens zoveel gelijk als ik met mijn worteldruk, en misschien nog wel een beetje meer, daar ben ik nog niet helemaal uit.

Vast staat dat worteldruk zoals ik die beschreef kan oplopen tot 0,7 à 0,8 MPa (maar dat is niet genoeg voor sequoiadendron)

Ook vast staat dat capillaire opstijging gerelateerd is aan de diameter van het capillair, volgens de wet van Jurin ( empirisch vastgesteld):

capillaire opstijging in m = 14,9 . 10^-6 / r (van het capillair in meter)

Dit betekent dat in gewone xyleemvaten (houtvaten, de vaten die water transporteren naar boven) water als gevolg van capillaire opstijging niet verder komt dan maximaal 1,5 m (r= niet kleiner dan 10 µm).

De rest wordt verklaard door: verdamping. Dit kan een zuigdruk veroorzaken van 3 tot 4 MPa in gewone planten en bomen, tot wel 10 MPa in sommige woestijnplanten.

Die onderdruk wordt veroorzaakt doordat het water verdampt in microholtes in celwanden, waarin water een steeds hollere meniscus vormt totdat de oppervlaktespanning van het water in die holle meniscus het water uit die microporiën zuigt.

Worteldruk plus verdampings(onder)druk lijkt dikke overkill, maar we praten niet over een statisch systeem. Er moet natuurlijk water naar boven toe, en dat betekent hoge stromingsweerstand in die fijne poriën.

Ook hier komt Torricelli om de hoek kijken, en cavitatie is geconstateerd, maar tevens is geconstateerd dat de plant iets gevonden heeft om die cavitatie op te heffen. Wat dat is is nog niet helemaal duidelijk. En daarover is in de plant-fysiologische wereld zo te zien aan officiële papers nog een heel gevecht aan de gang.

@Brinx: Brinx kan misschien wat doen met die wet van Jurin. wat is het kleinst denkbare capillair waarin nog watermoleculen kunnen opstijgen?

http://plantphys.info/Plant_Physiology/watermove.html

http://itl.chem.ufl.edu/2045_s00/lectures/lec_f.html

http://www.plantphys.net/article.php?ch=e&id=99

Cycloon

Verlies van kinetische energie doordat meer moleculen door adhesie worden vastgehouden?

Die vat ik niet

Jan van de Velde

Moleculen vliegen op en neer door een vloeistof. Nabij een aantrekkend oppervlak zijn er volgens mij dus moleculen die minder bewegingsvrijheid hebben. Ook is er om dezelfde reden minder inwendige (trillings)energie nabij zo'n oppervlak lijkt me.

Het kost energie om zo'n nieuw opperfvlak te creëren:

Surface Tension:

It takes energy to create a new surface of a solid or liquid because one must move a molecule from the bulk to a site at the surface and this takes energy. The amount of energy it takes to create one unit of area (1 m2) of new surface is called the surface tension, gamma.gif , with units J/m2. Here are some experimental surface tension data:

The Surface Tension of Various Interfaces

Interface (Temperature)....... Surface Tension [mJ/m2]

Water / Air (20 oC).................... 72.75

Hg / Air (20 oC)........................ 472

Benzene / Air (20 oC)................ 28.88

Water / Air (100 oC).................. 58.0

Ik wil deze conclusie voor de zekerheid ook nog wel graag bevestigd zien....

Cycloon

Ik denk dat ik het wel begrijp

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[vloeistofmechanica] Spons en energie ?

[vloeistofmechanica] Spons en energie ?

Re: [vloeistofmechanica] Spons en energie ?

Re: [vloeistofmechanica] Spons en energie ?

Re: [vloeistofmechanica] Spons en energie ?

Re: [vloeistofmechanica] Spons en energie ?

Re: [vloeistofmechanica] Spons en energie ?

Re: [vloeistofmechanica] Spons en energie ?

Re: [vloeistofmechanica] Spons en energie ?

Re: [vloeistofmechanica] Spons en energie ?

Re: [vloeistofmechanica] Spons en energie ?

Re: [vloeistofmechanica] Spons en energie ?

Re: [vloeistofmechanica] Spons en energie ?