[Thermodynamica] waterdruk en energie

Woutertje

We hebben een vat met vloeibaar water bij 1 bar. Het vat kan verkleind worden. We wensen de druk op te voeren in dit vat tot 2 bar door het vat te verkleinen.

De temperatuur blijft constant.

Hoeveel energie hebben we hiervoor nodig? Hoe bereken je dat?

Hoeveel is het volume van dit vat verkleind?

Jan van de Velde

Hoeveel is het volume van dit vat verkleind?

zoek de dichtheid van water bij een druk van 2 bar. Ik meen me ruwe cijfers te herinneren van een dichtheidsverhoging van 4% of zo bij 1000 bar. Verder eigenlijk geen idee of dat geheel lineair verloopt, laat staan bij lage drukken zoals in de buurt van de 1-2 bar.

Woutertje

Die twee bar is maar een voorbeeld, het mag ook een veel hogere druk zijn. Bestaan er geen rekenwijzen voor vloeistoffen, zoals de gaswetten bij gassen, om dit te berekenen?

oktagon

Ik wist niet dat vloeistoffen samendrukbaar waren,wel dat het volume kleiner of groter werd door temperatuurschommelingen

Jan van de Velde

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase...ompress.html#c1

Compressibility is the fractional change in volume per unit increase in pressure. For each atmosphere increase in pressure, the volume of water would decrease 46.4 parts per million. The compressibility k is the reciprocal of the Bulk modulus, B. (Data from Sears,Zemansky, Young and Freedman, University Physics, 10th Ed., Section 11-6. )

dus voor 1000 atmosfeer (een kleine 10 km diepte in zee) 46 400 ppm= 0,0464 = 4,6 %. Had ik het dus toch redelijk goed onthouden.

Maar ik weet nog steeds niet of dat nou wel zo lineair is als dat hier wordt gepresenteerd.

klazon

Ik denk dat het redelijk lineair gaat. Je kunt het vergelijken met vaste stoffen, die zijn ook samendrukbaar (of uitrekbaar) en dat gaat ook lineair totdat de rekgrens is bereikt.

DePurpereWolf

Het is (vrijwel) linear, de hint zit hem in de Bulk modulus, die van de elasticiteit van een stof afgeleid is. Bij kleine veranderingen is de elasticiteit van elk object lineair (behalve plastics)

Woutertje

Dank u,

Als de druk X maal stijgt door het verkleinen van de kamer, hoe bereken we dan de energie die we nodig hebben om watervolume 1 naar watervolume 2 te brengen?

DePurpereWolf

Met de bulkmodulus:

Afbeelding

Staat in de link van Jan,

F = P·A

W = F·ΔV

..geloof ik..

Jan van de Velde

Hier staat toch een wat ingewikkelder verhaal, en ik moet toegeven dat ik er nog eens goed op zou moeten studeren, ook omdat ze heerlijk in PSI rekenen.

http://runt.ocean.washington.edu/swift/PTV...ual/node27.html

ze zeggen overigens wél dat de samendrukbaarheid níet lineair is, scheelt toch al gauw 20 % vanaf 0 psi tot 10000 psi. (690 bar)

Woutertje

Ik had deze gegevens nodig om enkele berekeningen te doen betreffende een manier om energie te winnen. Maar het resultaat is niet spectaculair.

We laten een holle ijzeren bol met een binnendiameter (= 1m) zinken tot op 4000m diepte. Daar sluiten we de bol af en vervolgens brengen we hem naar de oppervlakte.

De potentiële energie die we zo opgebouwd hebben in de bol is ietsje minder dan:

W = P.A.ΔV = 4.10^7 . pi .pi/6 . 0,018 = 1,18.10^6 J per 524 liter.

De input komt van http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase...permot3.html#c1

Wetende dat het verbranden van benzine in de rangorde van 33.10^6 J per liter opbrengt kunnen we wel zeggen dat dit niet echt een goede energie bron is. En daarbij moeten we de energie nog aftrekken om de bol naar boven te krijgen. Zou het nog een positief saldo zijn?

Voorlopig ben ik ook bezig met de uitwerking van dergelijke energie winning uit waterdruk met gassen.

Woutertje

De energie nodig voor de zwaartekracht om alleen al het water naar boven te krijgen zonder het metaal is:

E= mgh= 524 . 9,81 . 4000 = 20,6 .10^6 J (groot verlies dus)

Jan van de Velde

Woutertje schreef:De energie nodig voor de zwaartekracht om alleen al het water naar boven te krijgen zonder het metaal is:

E= mgh= 524 . 9,81 . 4000 = 20,6 .10^6 J (groot verlies dus)

Je rekent hier met een heel verkeerde massa. Dit mag je Archimedisch oplossen, want het zeewater buiten de bol doet het grootste deel van het werk voor je. (een bol van oneindig dun staal zou zweven in het water).

Neemt niet weg dat het een verliespost wordt, want om de kogel omhoog te takelen zit je nog met 4000 m kabel die omhoog moet, plus de weerstand van de bewegende kogel in het water die overwonnen moet worden.

Woutertje

Ik denk dat je deze energie wel aan de zwaartekracht moet geven. Als ie naar beneden gaat in het water is de oorzaak van beweging ook de zwaartekracht. Door de vrijwing heeft die bal constant haar snelhied (energie) af dat ze van de zwaartekracht gekregen heeft. Naar boven is precies het omgekeerde, plus dat de wrijving er dan nog eens moet bijgeteld worden.

oktagon

Even getalletjes: 46,4 parts of a miljoen is 0,00464 parts of hundred of 0,00464 procent of reken ik mis?

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[Thermodynamica] waterdruk en energie

[Thermodynamica] waterdruk en energie

Re: [Thermodynamica] waterdruk en energie

Re: [Thermodynamica] waterdruk en energie

Re: [Thermodynamica] waterdruk en energie

Re: [Thermodynamica] waterdruk en energie

Re: [Thermodynamica] waterdruk en energie

Re: [Thermodynamica] waterdruk en energie

Re: [Thermodynamica] waterdruk en energie

Re: [Thermodynamica] waterdruk en energie

Re: [Thermodynamica] waterdruk en energie

Re: [Thermodynamica] waterdruk en energie

Re: [Thermodynamica] waterdruk en energie

Re: [Thermodynamica] waterdruk en energie

Re: [Thermodynamica] waterdruk en energie

Re: [Thermodynamica] waterdruk en energie