Condens binnen een flesje water in de zon

Moderator: physicalattraction

Reageer
Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 4.329

Condens binnen een flesje water in de zon

Als een flesje met water in de zon staat vormt zich op de binnenwand condens. Ik had de indruk dat de condens zich vooral aan de zonzijde vormt, niet aan de andere kant (de "nietzonzijde"). Daarom heb ik drie flesjes in de zon gezet, CO = coca cola, SR = spa rood, SB = spa blauw, gevuld met een bodempje kraanwater. Na een kwartier heb ik een foto gemaakt, de condensplaatsen genoteerd, en de temperatuur van de condens (en van het bodempje water) gemeten met een infraroodthermometer. De temperaturen zijn in de orde van 30°C, dan is λmax = 10 μm volgens de wet van Wien. De penetratiediepte daarvan in water is in de orde van 0,1 mm, de temperatuur van het bodempje water en van een oppervlak met condensdruppeltjes is dus goed te meten met de infraroodthermometer. De temperatuur van PET zonder condens is niet te meten met een IR-thermometer, het is doorzichtig voor λ = 10 μm, zodat je hooguit de temperatuur van de achtergrond meet.
condens in 3 flessen a2.jpg
Condens in drie flessen. Links: na 15 min, midden: SR-flesje na 30 min. Symbolen: + condens, 30°C; - geen condens.; * condensloze smalle midden van de SR-fles. Temperatuur van het bodempje water in elke fles 35°C

De gemeten temperatuur van het bodempje water was 35°C, en van de wanden met condens 30°C (welke condensplaats bleek niet uit te maken). De omgevingstemperatuur in de schaduw was 20°C.

De flesjes gaven verschillende resultaten. In het colaflesje ontstond geen condens. In het SB-flesje ontstond uiteindelijk overal condens (eerst boven, later ook beneden), zonder verschil tussen zon- en nietzonzijde. In het SR-flesje ontstond de condens eerst boven aan de zonzijde, later ook boven aan de nietzonzijde, en pas later een beetje aan onderste helft.

Voorlopig vraag ik me af of dit te verklaren is met een circulatie van lucht in de fles, en of dat type A of B is.

Berichten: 19

Re: Condens in een flesje water in de zon

Wat ik verwacht dat er gebeurd is dit:

De zon warmt het water en de lucht in het flesje op. De lucht in het flesje krijgt zo een luchtvochtigheid van zo goed als 100%. Omdat het flesje in de buitenlucht staat, en die lucht kouder is dan de lucht binnen krijg je koeling aan de wanden boven het water. Die iets gekoelde lucht kan minder water bevatten en voilá, condens.

Ik verwacht dat dat stroming B is, omdat de koelere lucht langs de gehele wand naar beneden zakt.

Berichten: 315

Re: Condens in een flesje water in de zon

Ik zie dat er bij twee flessen de stickers er nog op zitten .Lijkt mij dat dat het resultaat beïnvloed. En 15 minuten .Zou ook kunnen dat de flesjes verschillende wanddiktes hebben .Dat Scheelt natuurlijk ook in afkoeling met de buitenlucht.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 4.329

Re: Condens in een flesje water in de zon

irArjan schreef: za 26 sep 2020, 19:23 Wat ik verwacht dat er gebeurd is dit: De zon warmt het water en de lucht in het flesje op. De lucht in het flesje krijgt zo een luchtvochtigheid van zo goed als 100%. Omdat het flesje in de buitenlucht staat, en die lucht kouder is dan de lucht binnen krijg je koeling aan de wanden boven het water. Die iets gekoelde lucht kan minder water bevatten en voilá, condens.
Vaak vormt de condens zich vooral aan de zonzijde, dat is dan nog niet verklaard.

De zon kan het water en de lucht niet direct verwarmen, want water en lucht absorberen nauwelijks zonlicht. Ik vermoed dat de zon de muur achter het flesje verwarmt tot 30-50°C. De warmtestraling van de muur (λmax = 10 μm) wordt wel geabsorbeerd door het water. Maar ook dat verklaart niet waarom er meer condens ontstaat aan de ene zijde, want het water onderin de fles mengt vermoedelijk zo goed dat er geen warme en koude kant is.

Ik heb vannacht het flesje naast een verwarmde zuil gezet. De condens in het flesje vormde zich niet aan de kant van de warme zuil, maar aan de andere kant. Dicht bij de zuil zal de warmtestraling wel sterker zijn dan verder weg, druppels op de nabije wand van de fles worden daardoor warmer dan de druppels op de verre wand. De watervoorraad onderin de fles bevindt zich tussen die twee afstanden in en ook de temperatuur zit tussen die twee temperaturen in. De luchtvochtigheid in de fles raakt in evenwicht met de watervoorraad onderin. Druppels op de verre wand zijn te koud voor dat evenwicht, en druppels op de nabije wand te warm.
nachtfles.jpg
Misschien is er trouwens geen permanente circulatie in de fles, maar gaat het om incidentele thermiekbellen. Zou er een 'dimensieloos getal' zijn waarmee je dat kunt inschatten?

Berichten: 19

Re: Condens in een flesje water in de zon

Op zich klopt dit aardig met mijn gedachtegang volgens mij. De kant van de fles die niet aan de kant van de warme zuil staat wordt meer gekoeld en heeft condens, de andere kant die warm blijft heeft geen condens. Het gaat er vooral om dat er dus een iets kouder oppervlak is waarop de condens kan ontstaan. Hoeft niet veel kouder te zijn omdat de luchtvochtigheid in het flesje nagenoeg 100% zal zijn.

Waarom de kant die direct in de zon staat eerder zou condenseren weet ik niet, zou ik niet zo verwachten (en is ook niet zo in je foto van je eerste post ;)). Is dat ook zo als de fles zich niet in de buurt van een warme muur oid bevindt?

Het dimensieloze getal die iets zegt over natuurlijke convectie is het Reyleigh getal:
https://en.wikipedia.org/wiki/Rayleigh_number

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 4.329

Re: Condens in een flesje water in de zon

irArjan schreef: zo 27 sep 2020, 18:01 Waarom de kant die direct in de zon staat eerder zou condenseren weet ik niet, zou ik niet zo verwachten (en is ook niet zo in je foto van je eerste post ;)). Is dat ook zo als de fles zich niet in de buurt van een warme muur oid bevindt?
Met een spiegel erachter ontstaat er inderdaad geen condensverschil tussen de zonzijde en nietzonzijde.

Het dimensieloze getal die iets zegt over natuurlijke convectie is het Reyleigh getal:
https://en.wikipedia.org/wiki/Rayleigh_number
Hmm, dat hangt dus niet af van de diameter van de fles, maar wel van de hoogte van de luchtkolom in de fles. Het gaat daarnaast om de stroperigheid. Als de luchtkolom heel stroperig is dan verhindert dat luchtcirculatie en thermiekbellen. Ik kan wel raden dat de 20 cm hoge luchtkolom in de fles niet zo stroperig is.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 4.329

Re: Condens in een flesje water in de zon

De zon scheen vanmorgen weer eventjes. Ik heb gezocht naar een manier om de omstandigheden te veranderen. De zonzijde van de fles heb ik beschermd tegen afkoeling door een windscherm bestaande uit een grotere fles, die verticaal half doorgesneden is. Maar dat blijkt geen verschil te maken.
De muur achter de nietzonzijde heb ik afgekoeld door er een natte theedoek voor te hangen. Dat heeft wel effect, dan ontstaat er binnen de fles aan alle zijden condens, ook aan de nietzonzijde. Het gaat dus toch om het warmtestralingscontact met de muur achter de fles.

fles2.jpg

De condensvrije gordel in het midden is een eigenaardigheid van dit ene flesje, andere flesjes hebben dat niet. Als je dit flesje horizontaal legt met een plas warm water erin ontstaat er in korte tijd overal condens, behalve daar in het midden en op de bodem. Blijkbaar iets met het wandoppervlak, onafhankelijk van de luchtstroomrichting in de fles:
liggende fles met condensvrije gordel.jpg

De eenzijdige condensvorming ontstaat niet alleen in de zon, maar ook als je een fles een nacht buiten zet, naast een muur. De wand aan muurzijde blijft condensvrij. Dat komt weer door warmtestralingscontact met de muur:
muur.jpg
Fles die een nacht buiten stond naast een muur. Muurzijde rechts.

Reageer