KESKUSTELU

Haluan ymmärtää tarkemmin. Luulen että keksin yhden mahdollisen selityksen. Saat kertoa onko se väärä. Korkeassa paineessa ne kaasun molekyylit törmäilevät toisiinsa koska niissä on lämpöliikettä. Kun painepullo avataan, kaasu lähtee purkautumaan koska ne molekyylit tönivät toisensa ulos sieltä. Kun molekyyli osuu toiseen, sen lämpöliike muuttuu mekaaniseksi liikkeeksi, tällöin osuman kohde saa vauhtia ja osuja menettää lämpöliikettään. Suuremmalla mittakaavalla tarkasteltuna suurin osa molekyyleistä menettää lämpöliikettään joka muuttuu ihan liike-energiaksi kun kaasu lentää ulos pullosta. Tällöin kaasu pullossa jäähtyy ja se jäähdyttää pullon. Voi olla ihan päin mäntyä.

Esim tuo haihtuminen mikä sitoo lämpöä. Niin siinäkin se tarkempi selitys olisi jotain tyyliin että nesteestä karkaa aina ne nopeimmat molekyylit jolloin keskilämpötila laskee. Ja taas kun jäljelle jääneet molekyylit tönivät toisiaan, joku saa välillä vahingossa vähän enemmän lämpöliikettä toisen kustannuksella ja pääsee taas karkuun, jäljelle jää siis aina vähemmän lämpöliikettä ja neste jäähtyy. Eikös se näin ole? Tällä tasolla haluan ymmärtää mitä kaasupullon jäähtymisessä tapahtuu.

Yleensä paineen alainen kaasu on nestemäisessä muodossa ja kaikki tietää mitä tarvitaan että neste muuttuu kaasuksi.

Editå: toki paineistettu kaasu voi olla kaasumaisessa muodossa mutta se on lähempänä nestemäistä olomuotoa jolloin se imee paineen laskiessa ympäristöstä lämpöenergiaa jotta paine pysyisi niin että kiehumista/kaasuuntumista ei enää tapahdu. Kaikki on kiinni nesteen kiehumispisteestä.

Kuinka se "imee" sitä lämpöenergiaa ympäristöstä? Millä systeemillä? Ei ymmarra.

http://fi.wikipedia.org/wiki/Faasimuutos
http://fi.wikipedia.org/wiki/Olomuoto
http://fi.wikipedia.org/wiki/Faasi
http://fi.wikipedia.org/wiki/Faasidiagrammi
http://fi.wikipedia.org/wiki/Kiteinen_aine
http://fi.wikipedia.org/wiki/Kiderakenne

Eli kaikesta päätellen faasimuutos (ainehiukkasten välisten sidosten minimienergian perusteella) väleillä kiinteä aine, neste, kaasu vaatii siis aina ulkoista energiaa, koska aineen sisäenergia on asettunut mahdollisimman alhaiselle tasolle kunkin olomuodon kohdalla vallitsevissa olosuhteissa.

Olomuodon tai sisäenergian muutos vaatii siis ulkoista energiaa. Kun kaasun purkautuminen on tarpeeksi nopeaa niin myös olomuodon muutos kyseessä olevassa tapauksessa on liian nopeaa, jotta ympäristöstä tuleva energiavirta ehtisi sopeutua muutokseen. Tämän seurauksena ympäristöstä muutosprosessiin kuluvan energian seurauksena ympäristön lämpötilaa laskee vastaavasti, riippuen lämpökapasiteetista ja lämmönluovutuskyvystä.

samanlailla kuin kattilassa oleva vesi alkaa kiehumaan kun kattilaa lämmitetään liedellä. kun kiehumispiste lähenee alkaa vesi höyrystymään ja näin ollen kaasuuntuu.

nestekaasun kiehumislämpötila on n. -75 astetta celssiusta ja vedellä n. 100 astetta. kaasuuntuminen ja kiehuminen tapahtuu vain eri lämpötiloissa. nestekaasu kiehuu sitä enemmän mitä enemmän sitä kulutetaan. silloin lämpöä tarvitaan enemmän ympäristöstä ja näin ollen pullo jäähtyy nopeammin kylmemmäksi kuin ympäristö. mitä kylmempi kaasupullo on sitä enenmmän se voi ottaa ympäröivästä ilmasta lämpöä itseensä. pullo toimii vain eräänlaisena lämmönvaihtimena nestemäisen kaasun ja ympäristön välillä.

En vieläkään ymmärrä sitä mekanismia jolla se imee lämpöenergiaa ympäristöstä. Veden keittäminen on ihan eri asia, koska siinä tuotetaan levyllä lämpöä, joka johtuu kattilaan ja siitä veteen, ja näin vesi pakotetaan kuumenemaan ja kiehumaan. Sen sijaan kun ylipaineistettu huoneenlämpöinen kaasu pääsee purkautumaan, se vain "imee" ympäristöstä lämpöenergiaa todella nopeasti. Pullo jäähtyy sekunneissa. Mistä se ympäristö (pullo) tietää yhtäkkiä että aha, tuolle vapautuvalle kaasulle pitää antaa lämpöenergiaa? Siis haluaisin ymmärtää sen mekanismin ihan hiukkastasolla, konkreettisesti miellettävänä tapahtumaketjuna. Mikä hiukkanen tönii mitäkin jotta tuo ilmiö tapahtuu. Maalaisjärjellä ymmärtämiseen ei riitä tieto siitä, että nesteytetty kaasu sitoo lämpöenergiaa kaasuuntuessaan. Se ei kerro vielä mitään. Esim haihtumisessa ymmärrän lämmön sitomisen juuri sitä kautta, että sieltä nesteestä karkaa aina nopeimmat molekyylit joilla on tarpeeksi energiaa irrottautua, ja tämän takia keskimääräinen värähtely pienenee ja lämpötila laskee. Jotain tuollaista haen. Ymmärrän kyllä senkin, jos sellaista selitystä ei ole antaa, ei siinä mitään, kunhan yritän epätoivoisesti selvittää jos vaikka olisikin. Minulle on tärkeää hahmottaa nämä asiat ihan perusteellisesti.

Lisäkysymys vielä tuohon. Jos se kaasu paineistettaisiinkin johonkin termospullon tapaiseen tyhjiöeristettyyn säiliöön, niin mistä se sitten imisi sen lämpöenergian purkautuessaan? Ei ainakaan ympäristöstä. Jäisikö se sinne pulloon sitten vai mitä? Ei varmasti. Samalla lailla se purkautuisi ulos sieltä kovalla vauhilla.

Itse uskoisin että tuossa käy niin että kaasu itse jäähtyisi hyvin kylmäksi, ja tästä se lähtee ihan normaalissakin kaasupullopurkautumisessa. Kaasu jäähtyy ja jäähdyttää samalla pullonkin, kun se purkautuu nopeasti. Tällöin ilmiön täytyy johtua siitä, että kaasun lämpöenergia menee liike-energiaan jollain mekanismilla. Olisiko se näin että ne kaasumolekyylit tönivät toisensa ulos sieltä ja lämpövärähtely vaimenee niissä törmäyksissä?

oletetaan vieläkin että nestemäisen kaasun kiehumispiste on alle 0 celssiusta 980 mbarissa sekä astian sisäinen paine 2000 mbar 20 celssiuksessa ja ympäristön lämpötila 20 celssiusta.

jos paineet poistetaan alkaa nestemäinen kaasu kiehua koska pullossa paine laskee ympäristön paineeseen. oli sitten kyseessä paineistettu termos tai pullo kunnes astia saavuttaa kiehumispisteen lämpötilan jolloin kiehuminen hidastuu ellei astia tai neste suoraan saa ympäristöstä lämpöenergiaa imettyä itseensä (termos).

mutta tuo kuika ja miten astia tietää siirtää lämpöään on vähän kinkkisempi kun niiiiin tieteellisesti osa sitä selittää. neste pyrkii pitämään lämpötilansa samana kuin mitä ympäristön lämpötila on. joku joka osaa voisi tuon selvittää tieteellisemmin.

Niin. Ei se mitään energiaa ime.

Se käyttää omaa enertgiaansa kunnes sen lämpötila on laskenut niin alas että se ei enään kiehu. Tästä eteenpäin tämä lämmön imeminen on yhtä kummallista kuin että jääpala imee ympäristöstään energiaa sulaamiseen.

Jos kaasupullo todella imisi hetkessä tarvitsemansa energian niin siitähän syntyisi räjähdys.


Jos et halua käyttää nestekaasua niin voit havainnollistaa asiaa vesiastian avulla. Pistä se 200 C uuniin. Vesi kiehuu hiljalleen tyhjiin. Jos sen sijaan lämmität veden suljetussa astiassa 200 C lämpötilaan ja avaat astian, niin kiehuminen on varsin rivakkaa. Ainakin hetken...

Uskot ihan oikein.

Otetaanpa analogia:
Ymmärrätkö miksi makroskooppisen kappaleen liike-energia pienenee, kun liikemäärän itseisarvo pienenee vakio massaisella kappaleella ?

Kysymyksesi miksi kaasupullo jäähtyy on hyvin läheistä sukua yllä mainitulle kysymykselle.
Kaasun jäähtyminen ilmentää lämpöenergian pienenemistä, mikä analogiassa vastaa kappaleen liike-energian pienenemistä. Lämpöhän on liikettä.
Vastaavasti paineen aleneminen vastaa analogiassa kappaleen liikemäärän itseisarvon pienenemistä.

Kaasun painehan syntyy juuri kaasun molekyylien kimmoisista törmäyksistä toisiinsa.
Kun ajattelet kaasumolekyylien törmäyksia pullon seinämiin, kaasumolekyylien liikemäärän muutos (nopeuden suunta vaihtuu) vaatii voimaa, mikä tilastollisesti vastaa pullon seinämään kohdistuessaan, kaasumolekyylien valtavan määrän huomioiden, tiettyä voimaa pinta-alaa kohti, eli nimenomaan painetta.
Tämä toivottavasti selvitti paineen yhteyden liikemäärään, noin suuntaa-antavasti, kaavat löytyvät tutustumalla termodynamiikkaan, mikäli niitä olit hakemassa.

Tarkaksi fysikaaliseksi selvitykseksihän tämä vastaus ei ole tarkoitettukaan, siihen tarvittaisiin niiden kaavojen tuntemista, että saisi viestin perille, mutta silloinhan se olisi turhaa, kun kaavat osaamalla jo tietäisit mikä yhteys on ...