Veden (jäätymisen) laajenemisenergia

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Hei,

tämmöinen kysymys askarruttaa....mikä on se laajenemisen energiamäärä joka syntyy, kun vesi jäätyy? Eli siis, jos minulla olisi esimerkiksi 1 m3 putki (vaikka 100 metriä pitkä) ja saisin sen jäätymään alhaalta ylöspäin, niin jäätymisen seurauksena tilavuus kasvaisi 1,1 m3:iin. Jos tämän putken 'ylivuotava' vesimäärä ohjattaisiin johonkin turbiiniin tai vaikkapa ohuella putkella ylöspäin potentiaalienergiaksi niin kuinka paljon sitä energiaa olisi hyödynnettävissä?

Ainakin talvella Lapissa tämän pystyisi toteuttamaan, mutta onko se mitenkään energiatehokas?

Sivut

Kommentit (39)

Vierailija

Yks pieni lähtökohta asian miettimiseen jos unohtuu fysiikan lait veden osalta.
Miksi järvet eivät jäädy pohjasta alkaen

Vierailija
hi3
Yks pieni lähtökohta asian miettimiseen jos unohtuu fysiikan lait veden osalta.
Miksi järvet eivät jäädy pohjasta alkaen

Suurin tiheys...lämpötilassa 4°C...

Vierailija

Jäätymisen energia on jotakuinkin 333 kJ per kg. Vesi puolestaan laajenee kymmenkunta prosenttia jäätyessää.

Vierailija
Veikko
Jäätymisen energia on jotakuinkin 333 kJ per kg. Vesi puolestaan laajenee kymmenkunta prosenttia jäätyessää.



Kysymykseni onkin se, että kuinka suuri osa tuosta 333kJ / kg on energiaa, joka muuttuu jäätymisprosessissa laajenemiseksi. Normaalin omakotitalon vuotuinen energiantarve on suunnilleen yhtä iso kuin mitä 200 kuutiota jäätä tarvitsee sulaakseen...Että mietin sitä, miten veden jäätymisessä tapahtuva energian luovutus voitaisiin hyödyntää...Putkissa oleva vesi voitaisiin jäädyttää siten, että se todella jäätyisi 'alhaalta ylöspäin', jolloin paine olisi koko ajan putken yläpäässä, eikä kohdistuisi putken sivuihin tai pohjaan...

Vierailija
kärmes
Veikko
Jäätymisen energia on jotakuinkin 333 kJ per kg. Vesi puolestaan laajenee kymmenkunta prosenttia jäätyessää.



Kysymykseni onkin se, että kuinka suuri osa tuosta 333kJ / kg on energiaa, joka muuttuu jäätymisprosessissa laajenemiseksi. Normaalin omakotitalon vuotuinen energiantarve on suunnilleen yhtä iso kuin mitä 200 kuutiota jäätä tarvitsee sulaakseen...Että mietin sitä, miten veden jäätymisessä tapahtuva energian luovutus voitaisiin hyödyntää...Putkissa oleva vesi voitaisiin jäädyttää siten, että se todella jäätyisi 'alhaalta ylöspäin', jolloin paine olisi koko ajan putken yläpäässä, eikä kohdistuisi putken sivuihin tai pohjaan...




Veisi jäätyy, tai jäähtyy luovuttaessaan lämpöä ympäristöönsä, siihen faasimuutokseen myös höyryvoimalat perustuvat.
Mutta ei tuo jäätyminen mikään lisäarvo ole, tuskimpa siinä mitään hyötysuhteen paranemista tapahtuu.

Jorma
Seuraa 
Viestejä2350
Liittynyt27.12.2008
kärmes
Hei,

tämmöinen kysymys askarruttaa....mikä on se laajenemisen energiamäärä joka syntyy, kun vesi jäätyy? Eli siis, jos minulla olisi esimerkiksi 1 m3 putki (vaikka 100 metriä pitkä) ja saisin sen jäätymään alhaalta ylöspäin, niin jäätymisen seurauksena tilavuus kasvaisi 1,1 m3:iin. Jos tämän putken 'ylivuotava' vesimäärä ohjattaisiin johonkin turbiiniin tai vaikkapa ohuella putkella ylöspäin potentiaalienergiaksi niin kuinka paljon sitä energiaa olisi hyödynnettävissä?

Ainakin talvella Lapissa tämän pystyisi toteuttamaan, mutta onko se mitenkään energiatehokas?


Yhdestä kuutiometristä vettä saisit noin puoli kilovattituntia.
laitteittesi pitäisi kestää noin 2000 bar paine. (2000 kertainen ilmanpaine.) Pienemmillä paineilla tuotto pienenisi vastaavasti.

Moose
Seuraa 
Viestejä203
Liittynyt2.5.2007
Jorma

Yhdestä kuutiometristä vettä saisit noin puoli kilovattituntia.
laitteittesi pitäisi kestää noin 2000 bar paine. (2000 kertainen ilmanpaine.) Pienemmillä paineilla tuotto pienenisi vastaavasti.



Taitaa muodostua ongelmaksi sellaisen lapin kolkan löytäminen, jossa on tarpeelliset pakkaset jään pitämiseen kiinteänä

kW MW GW - kWh MWh GWh - µ º • ø ¼ ¾ ¹ ² ³

petsku
Seuraa 
Viestejä1473
Liittynyt6.6.2009

Laajeneva aine voi tehdä laajetessaan työtä, jos sillä on ulkoinen voima vastassaan. En tiedä voiko tähän soveltaa kaasun laajenemistyön yhtälöä, mutta ainakin kappaleen painopisteen nousu syö energiaa samoin kuin sen aiheuttama veden syrjäyttyminen.

Vierailija

Eli,
kesällä pumpataan lämpölaajenemista hyödyntäen korkealla oleva ja eristetty säiliö täyteen vettä.
Talvella sama vesi valutetaan revolveri tyyppiseen jäämäntä-järjestelmään josta jäätynyt, laajentunut ja siten työnsä tehnyt patruuna pullautetaan matalalla ja nyt tyhjänä olevaan altaaseen odottamaan kesää.

Vai mitenkä?

Vierailija

Vesi on tiheimmillään +4C:ssa. Se laajenee jäätyessään. Sitten se laajenee edelleen alkaessaan sulaa. Vaan hyötysuhde laajenemisenergian suhteen on joka tapauksessa niin lähellä nollaa, ettei sitä kannata edes pohtia.

Paul M
Seuraa 
Viestejä8560
Liittynyt16.3.2005

Energiakaavalla tulee W=Fs. Laajenevan jään F on hurja. Jos se vaikuttaa kunnollisen matkan s, on myös saatu energia W hurja. Rajoitteena lienee vain rakenteitten pullahtelu.

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

Denzil Dexter
Seuraa 
Viestejä6665
Liittynyt7.8.2007
kohe
Kuinka suuren paineen jäätyvä vesi voi suljettuun tilaan aiheuttaa.



Ei muuta kuin vääntämään Clausius-Clapeyronin yhtälöstä paineen ja sulamispisteen yhteys.
Jään kimmokerroin on suuruusluokkaa 6-10 GPa, joten sekään ei pysty määräänsä enempää kehittämään painetta suljetussa tilassa.
Jäätymispaineen suuruusluokasta saa käsityksen vaikka siitä, että kun betonin lujuus on 5 MPa (50 bar), se kestää jäätymisen.

Vanha jäärä
Seuraa 
Viestejä1557
Liittynyt12.4.2005
kohe
Kuinka suuren paineen jäätyvä vesi voi suljettuun tilaan aiheuttaa.

Kaikki reaalimaailman suljetut tilat ovat joustavia. Sen takia syntyvä paine riippuu suljetun tilan ja jäätyvän veden jäykkyyksien suhteesta. Sen takia paineen suuruutta ei voi arvioida tuntematta jäätyvän tilan ympäristöä.

Vanha jäärä

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat