Pintaenergia

Seuraa 
Viestejä383
Liittynyt6.11.2010

Pintajännitys/-energia aiheuttaa kapillaari-ilmiön. Kapillaari-ilmiön suuruus riippuu nesteestä ja putken/raon pintaominaisuuksista.
Leikitään, että putki olisi tehty aineesta, jonka pintaominaisuuksia pystyy sähköisesti muuttamaan. Sitä sitten muutettaisiin kahden tilan välillä. Siihen käytettäisiin esimerkiksi 1W.
Kapillaari-ilmiö tekisi työn, joka tuottaa esimerkiksi 2W. Työ otetaan talteen nesteen potentiaalienergiasta. Hyötysuhteen ollessa 0,5 tai enemmän kyseessä iki-liikkuja.
Mikä meni pieleen?

Kommentit (5)

Vierailija

Luulen että pintajännitys toimii jousen tavoin, jolloin siinä vain vapautetaan varastoitunutta energiaa, ja työn toistamiseksi jotta liike jatkuisi jouduttaisiin tekemään enemmän työtä kuin mitä siitä saa irti.

Selittäkääpä te puolestaan miksi en voi laittaa diodia termospulloon jossa on kuumaa vettä, ja ottaa siitä ulos sähköä?

Lämpöliike aiheuttaa kohinaa, ja diodi tasasuuntaa kohinan sähkövirraksi, joka kulkee ulos johtimia pitkin, eli siis neste pullossa kylmenee sitä mukaa kun sähkö virtaa ulos ja tekee työtä virtapiirissä. Ero normaaliin termopariin on siinä, että energian ainut tie ulos pullosta on sähkövirtana johtimia pitkin, joten systeemi muuttaa lämpöä sähköksi 100% hyötysuhteella.

Sitten jatkokysymys: miksi näin tasasuunnattu sähkövirta ei voi lämmittää toisessa termospullossa olevaa lämmitinvastusta kuumemmaksi kuin mitä ensimmäisessä pullossa oleva vesi on?

xork
Seuraa 
Viestejä383
Liittynyt6.11.2010
Veikko
Luulen että pintajännitys toimii jousen tavoin, jolloin siinä vain vapautetaan varastoitunutta energiaa, ja työn toistamiseksi jotta liike jatkuisi jouduttaisiin tekemään enemmän työtä kuin mitä siitä saa irti.



En täysin osta tätä selitystä. Tuo tarkoittaisi, että putken pinnan ominaisuuksien muuttamiseen käytetty sähköenergia aiheuttaisi kapillaari-ilmiön. Sen aiheuttaa kuitenkin nesteen oma molekyläärinen energia, joka nesteen ja kaasun rajapinnassa on. Mutta mitä tämä pintaenergia on?

Vierailija
xork

En täysin osta tätä selitystä. Tuo tarkoittaisi, että putken pinnan ominaisuuksien muuttamiseen käytetty sähköenergia aiheuttaisi kapillaari-ilmiön. Sen aiheuttaa kuitenkin nesteen oma molekyläärinen energia, joka nesteen ja kaasun rajapinnassa on. Mutta mitä tämä pintaenergia on?



Pintajännitys on molekyylien välinen koheesiovoima joka pitää niitä yhdessä. Käsittääkseni tämä on ihan peruskemiaa, eli siinä on joku van-der-waals tai polaarinen tjsp. heikko vetovoima molekyylien välillä jonka takia neste ylipäätään pysyy nesteenä eikä haihdu taivaille. En tiedä tarkalleen sen nimeä, mutta sähkövarauksista on kyse.

Kapillaari-ilmiössä nesteen molekyylien vetovoima putken seinän molekyyleihin on suurempi kuin niiden keskinäinen vetovoima, jolloin neste pyrkii kastelemaan sen koko putken seinän leviämällä sen päälle, mutta samalla se vetää sitä vesipatsasta perässään ja sen paino ennenpitkää voittaa vetokilpailun. Mitä kapeampi putki, sitä ylemmäs se voi nousta.

Huomaa että samaa veden nousemista tapahtuu myös putken ulkopinnalla. Kuvassa on myös elohopeaa oikealla, joka käyttäytyy päinvastoin koska sen molekyylien väliset koheesiovoimat ovat suurempia kuin elohopean ja lasin välissä, joten kapillaari-ilmiö tapahtuu päinvastoin. Elohopea ei halua kastella lasiputkea, vaan on mielummin keskenään.

Eli jos tosiaan putken pinnan ominaisuuksia muutetaan niin että nestepatsas nousee ylemmäs, niin silloin sen vetovoimaa pitää kasvattaa, eli oletettavasti pinnan varauspotentiaalin täytyy muuttua ja tähän taas kuluu yhtä paljon energiaa kuin sen nestepatsaan nostamiseen ylemmäs.

Vierailija

Kapillaari-ilmiö on hyvin läheinen kastumiselle, tai itseasiassa voidaan sanoa että se on pinnan kastumisen erikoistapaus.

Wikipediassa on aiheesta hyvä artikkeli: http://en.wikipedia.org/wiki/Wetting

Mikä tahansa aine joka alentaa pintajännitystä, esimerkiksi saippua, saa veden nousemaan putkessa paljon korkeammalle. Samasta syystä, jos sattuu että kesällä pelmahtaa avonaisesta ikkunasta sisään amppari, sitä voi suihkauttaa pullosta saippuavedellä.

Hyönteisillä ei ole keuhkoja, vaan ne hengittävät kehonsa pienistä ilmarei'istä. Pintajännityksensä menettänyt vesi kastelee ampparin ja se hukkuu välittömästi - se tipahtaa suoraan lennosta kuolleena maahan.

Pitäneekin kesällä testata samaa temppua hyttysiin. Seisoo ensin pihalla paikoillaan jonkun aikaa että niitä alkaa kertyä, ja sitten suihkuttaa saippuavettä hienona sumuna ympärilleen. Ei niitäkään loputtomiin voi olla, joten aikansa kun sumuttaa niin saa olla hyvän tovin rauhassa ennen kuin niitä tulee lisää.

Uusimmat

Suosituimmat