Kauniina talvipäivänä ulkona on 17 pakkasta. Jos pakkanen pysyy vakiona, kuinka kauan kestää, että joen päällä on 5 cm jääkerros?
Joen leveys on 10 m ja syvyys on 3 m. Virtausnopeus 3 m/s. Vapaa konvektio 3,5 W/m2K
Joen leveys on 10 m ja syvyys on 3 m. Virtausnopeus 3 m/s. Vapaa konvektio 3,5 W/m2K
Vastaukset 4
Vanhimmat
Näistä voit alkaa asiaan tutustumisen:
http://lakeice.squarespace.com/ice-growth/
http://www.glerl.noaa.gov/pubs/fulltext/1976/19760007.pdf
http://aprfc.arh.noaa.gov/resources/crw04/presentations/IceScience.ppt
Joki jäätyy heti helvetin jäätymisen jälkeen.
Yritin joskus 70-luvun lopulla opiskella jäähdytystekniikkaa ja silloin kehuttiin, että jäätymiselle ei ole olemassakaan teoriaa, ainoastaan empiiriseen tutkimuksiin ja mittauksiin perustuvia tilastoja ja käyrästöjä. Tuskin sitä teoriaa vieläkään on löydetty, saattaa joku empiirinen kaava olla olemassa, missä noita muuttujia vaihdellaan, mutta siinä se.
En kuitenkaan usko, että toi joki jäätyy ainakaan Suomen talven aikana.
No jos aluksi katsotaan tilannetta, jossa vesi ei virtaa (tai sitä ei oteta huomioon) ja syntyneen jään päällä ei ole lunta. Lisäksi jään alapinnan ja veden (0c) välinen pintavastus olkoon R" = 0,020 m^2K/W, jään lämmönjohtavuus L = 2,1 W/mK ja jäätymislämpö S = 333 kJ/kg. Pinta-ala on A ja jään tiheys Roo = 900 kg/m^3.
Vesi jäätyy jo olemassa olevan jään alapinnalla, jos jäätymisessä vapautunut lämpö siirtyy ulkoilmaan. Veden ja ulkoilman välinen lämpövastus on A*R = R" z/L 1/h.
--> Roo*A*dz*S = A * (Tvesi - Tulko) / (R" z/L 1/h) * dt
josta ratkaisemalla saadaan seuraavanlaisia tuloksia
0 cm -- 00,00h --- 0,00 vrk
1 cm -- 14,97h --- 0,62 vrk
2 cm -- 29,94h --- 1,25 vrk
3 cm -- 44,91h --- 1,87 vrk
4 cm -- 59,88h --- 2,50 vrk
5 cm -- 74,96h --- 3,12 vrk
jne...entäs sitten tuo jokiveden virtaus? no katsotaan kritiikki ensin :)
Tuolla edellä annetun PowerPointin yhtälöitä ja kertoimia käyttämällä joen jään paksuuden kasvaminen viisisenttiseksi kestää reilun viikon eli 7 d 6,3 h.