Lämpölaajeneminen voidaan valjastaa suorittamaan työtä. Miten tämän työn määrä on suhteessa siihen energiaan joka kului aineen lämmittämiseen? Onko lopputase ali- vai ylijäämäinen. :)
Lämpölaajeneminen
ikiliikku
271731
0Äänestä
Muut lukivat myös
Odottaa vastausta
Näihin keskusteluihin ei ole vielä vastattu. Ole ensimmäinen.
Vastaukset 27
Vanhimmat
Kiven saa halkaistua poraamalla siihen reikiä ja laittamalla pakkasessa niihin vettä. Kun vesi jäätyy, niin laajetessaan se halkaisee kiven. Vesi jäätyessään luovuttaa lämpöenergiaa. Mutta kivien poraamiseen taitaa mennä kuitenkin enemmän energiaa, mitä jäätymisen aikana vapautuu.
Kuitenkin esim. metallien laajenemisen voima on lähes rajaton, vain aineen lujuus ja kimmoisuuus rajoittaa sitä. Lieneekö lämmittämiseen tarvittava energia olla suhteessa noihin ominaisuuksiin.
Mitä sinä höpäjät lähes rajattomasta voimasta? Voima on aineen kimmomoduulin, sauvan poikkipinnan alan, aineen lämpölaajenemiskertoimen ja lämpötilan muutoksen tulo, jos toimitaan aineen kimmorajan alapuolisella alueella.
Lisäksi sauvan ympäristökin laajenee lämmetessään, jolloin vain eri materiaalien lämpölaajenemiskerrointen erotus saadaan käyttöön.
Kaikissa "lämpökoneissa" hukkuu , tai jää jäännöslämpöä, kaikkea lämpöä ei millään tunnetulla menetelmällä toistaiseksi pystytä muuttamaan 100 % muuksi energiaksi.
Metallien lämpölaajenemisvoima ei ole rajaton, (vrt bulk module), ja tutustuminen esim termodynamiikkaan antanee kuvan lämpövoimakoneiden toiminnasta.
Taisi tulla sama asia lähes samaan aikaan, mutta haitanneeko tuo mittään.
-Ei_onnistu -
Hmm..otetaan teräskuutio, jonka seinämän paksuus on 1 mm ja sivun pinta-ala 1 m^2. Säiliön massaksi tulee noin 47 kg. Kuumennetaan säiliötä 100 astetta, jolloin sen tilavuus kasvaa 36E-6*1*100 = 0,0036 m^3. Säiliön tekemä tilavuudenmuutostyö ympäristöä vastaan on p*deltaV = 101,3*0,0036 = 0,36 kJ (siis aika vähän). Teräsmassan kuumentamiseen kuluu toisaalta lämpöä määrä 47*0,5*100 = 2350 kJ
Hyötysuhteeksi tulee siten 0,36/2350 = 0,000153 = 0,015%
ei siis kovin kummoinen
Hukkalämmöllä toteutettuna hommassa voisi olla jotain järkeäkin. Nostetaan lämpölaajenemisen avulla suurta massaa, jonka potentiaalienergia otetaan sitten talteen.
Lämpöä hyödynnetään tilavuuden muutostyönä käyttämällä jotain kaasua kiinteän aineen sijasta laajenemaan.
Joo on vähän huono hyötysuhde ikiliikkujaksi, tarvitsee vähän kehittelyä vielä. Itse kuvittelin rakenteeksi jonkun umpnaisen "tunkin" joka lämmetessään nostaisi jonkun maksimimassan ylös. Jospa tuollainen ontto kuutio tekee saman.
Sä taisit tässä laskea kaasun tilavuudenmuutoksessa tehdyn työn, et metallin lämpölaajenemistyötä.
mm. KAULAKIIKKU VASTAA aivan oikein
nythän lujuusoppi ei ole varsinaisesti lämpöoppi eli siinä oletetaan kimmomoduulit E ja G (teräksellä on vain nämä isotrooppisena) yleensä vakioiksi mutta siis ne pitää ottaa mielettömän tarkassa laskussa isotermisinä ja isobaarisina osina huomioon
Probleema on epälineaarinen mutta yleensä sillanrakentajat ja muut terästekniset pitävät probleemaa lineaarisena Hooken alueella olevana
TÄLLÖIN JA NÄILLÄ EHDOILLA ELI ISOTERMISENÄ HOOKEN PROBLEEMANA
sauva = jousi, jonka jousivakio on k = AE/L
missä A = poikkipinta-ala, L = pituus, E = kimmokerroin
Kun sauvaa vetää voima F, se liikahtaa matkan x jossa
F = kx kuten jousella
Käsittelet asiaa vain yhdessä suunnassa ja tukeudut virheellisesti kimmomoduuliin.
Metallikappalekin laajenee ja tekee työtä lämmetessään joka suuntaan.
Jos koko laajenemistyö halutaan talteen niin metallin tilavuuden muutos ei noudata kimmomoduulia vaan edellä mainittua bulk-modulia.
https://en.wikipedia.org/wiki/Bulk_modulus
Olet oikeassa, tässä vain käsittelin vetoa
Lujuusoppi ei varsinaisesti ole lämpöoppi eli viitteesi on siinä mielessä VÄÄRÄ että määrittelyn jälkeen siinä esitetään kaavoina VAIN KAASUJEN tilavuuskimmomoduleita ja kaasuilla taas paine on erittäin merkittävä tekijä ja liittyy LÄMPÖTILAAN VAHVASTI
Lujuusopissa useimmiten käsitellään esim. terästä ja useimmiten siten että kimmomodulit pidetään vakioina vaikka paine ja lämpötila muuttuisivat ja teräksen jne. kimmomoduulit ovat monta kertaluokkaa suurempia kuin kaasujen
ISOTROOPPISILLA AINEILLA ON VAIN KAKSI LUJUUSOPILLISTA AINEVAKIOTA
Kun metalli on terästä siinä on vain kaksi vakiota eikä tilavuuskimmokerroin siis bulk modulus tuo uutta
Yleisesti isotrooppisella lineraarisella materiaalilla on vain kaksi vakiota
vaikka käytettäisiin kahta kimmomoduulia E, G, Poissonin lukua v (nyy) ja tilavuuskimmokerrointa B eli näennäisesti käytetään neljää vakiota
G ja v kuvaavat kappaleen leikkausominaisuuksia siis sivuttaista kun E kuvaa pitkittäistä vetoa
miten tämä vuodatus liittyy alkuperäiseen kysymykseen?
Esiintymishaluinen vajakki vain pyrki briljailemaan vajailla tiedoillaan.
Narri, mikä narri
miten tämä vuodatus liittyy alkuperäiseen kysymykseen?
Eimitenkään
17.3.2016 20:03Esiintymishaluinen vajakki vain pyrki briljailemaan vajailla tiedoillaan.
000
ÄÄRETTÖMÄN TARKKA VASTAUS ALKUPERÄISEEN KYSYMYKSEEN
KYSYMYS: Lämpölaajeneminen voidaan valjastaa suorittamaan työtä. Miten tämän työn määrä on suhteessa siihen energiaan joka kului aineen lämmittämiseen
VASTAUS: EI LIITY MITENKÄÄN. Työn säilymislakia ei ole olemassa. Työ riippuu prosessista. Erilaiset aineet laajenevat, kaasut, nesteet, kiinteät. Kaikkea lämpöä ei voida muuttaa työksi kuten sähköksi. Työksi määritellään nollaentropiainen energia. Prosessissa jota käytetään Olkiluoto kolmosen ydinvoimalassa voidaan noin 40 prosenttia muuntaa työksi
oppilaan laskevat jossain älyllisesti
http://alyvuoto.epione.fi/index.php?topic=11821.160;wap2
Olkiluoto 3 ydinvoimalan sähköntuotannon hyötysuhde on 0,37. Ydinreaktorin jäähdytykseen käytetään merivettä, jonka lämpötila nousee lauhduttimessa 12 C, kun voimalan sähköteho on 1 600 MW. Laske lauhduttimen läpi virtaavan meriveden määrä sekunnissa.
http://alyvuoto.epione.fi/index.php?topic=11821.160;wap2
Miksi tässä pitää käyttää lämpökoneen hyötysuhdetta ( n = (Q1 - Q2)/Q1 ) eikä ratkaista kuten normaalisti lasketaan samanlaisia laskuja?
kuten:
n = Panto/ Potto
Potto = Panto/n
Ja tuohon sijoittaa suoraan se n = 0,37.
Jatko on yhtä säälittävää kuin alkukin.
On vaikea suhtautua kirjoituksiin, noiden kirjoittaja ei ole selvillä edes fysiikan alkeista.
Mainitsemansa " työ " on fysiikassa yhtä kuin energia ja sen väittäminen katoavaksi lähes kaikissa muutoksissa on jo ennenkuulumatonta.
Joiltakin sekin näyttää käyvän D:D:
https://fi.wikipedia.org/wiki/Työ_(fysiikka)
Työ ei ole sama kuin energia
Esimerkiksi ydinvoimalaitoksessa tuotetaan työtä (sähköenergiaa) ja se on niin arvokasta
että energiaa kannattaa heittää menemään isoja määriä
eli kylmästi Itämereen päästetään Olkiluoto kolmosesta lämpöä (lämpöenergiaa) jossa sorsat uivat iloisesti
MIKÄLI TYÖ (ESIM. SÄHKÖENERGIA) olisi sama kuin energia, ei tietenkään päästettäisi sitä hukkaan Itämereen sorsia lämmittämään vaan sekin käytettäisiin
Tuo wikiviite kuvaa sellaista työtä joka on helppo nähdä koska siitä on olemassa kaava mutta yleisesti työn ja energian erottaminen toisistaan on vaikeaa (mahdotonta) ilman entropiakäsitettä
Erilaisia energiamuotoja ovat: mekaaninen energia, lämpöenergia, sähköenergia, kemiallinen energia, ydinenergia ja säteilyenergia (sms). Muita ei ole.
Työ ja sähköenergia ovat eri asioita. OL3:ssakin uraanin fissio tuottaa lämpöä, jolla tehdään kuumaa ja paineistettua vesihöyryä, jonka sisältämä energia muutetaan höyryturbiinissa mekaaniseksi energiaksi (eli akseli pyörii), jolla pyöritetään generaattoria, joka puolestaan tekee sähköä.
Tossa edellä olevassa linkissä on annettu ilmalle adiabaattinen bulk-module 1.42*10^5 Pa ?
Mitä ihmettä tuo oikein tarkoittaa, onko Cp/Cv alle 1.3, vai pitäisikö olla 1.64<'10^5 (ideaalikaasu), vai mitä tilavuudenmuutossuhdetta tuo kuvaa ? ?
Otetaan takaisin !
Oivalsin asian jo itsekin, module on oikein, minä en aivan ollut.
D:
Tuo K on suomeksi "kokoonpuristuvuus" ja kuvaa sitä, että kuinka paljon systeemin tilavuus muuttuu, kun paine muuttuu.
dV/V = -dp/K
Esim. vedelle K = 2,2 GPa --> 1 km syvyydessä vesi puristuu kokoon |-10,1/2200| = 0,459 % eli veden tiheys kasvaa arvosta 1000 arvoon noin 1005 kg/m^3.
(Ideaali)kaasuille K on joko 1*p tai 1,4*p, riippuen puristusprosessista (isoterminen tai adiabaattinen). Ja kaasuillehan tilavuuden muutos on helpointa laskea suoraan ideaalikaasuyhtälöllä, eikä tuota kokoonpuristuvuutta paljonkaan käytetä.
dV/V = -dp/p
Eli jos kaasun paine nousee isotermisesti 10%, niin tilavuus pienenee saman 10%.
Siinähän se yksinkertaisuudessaan.
Se mihin kompastuin ton adiabaattisen moduulin kanssa oli epäsuhta tilanyhtälöon.
Kyseinen tilavuusmoduuli pätee vain hyvin pienille painemuutoksille suhteessa moduuliin ja moduulin suuruus muuttuu alkutilan mukaan.
Esimerkiksi ilmalle 1% tilavuuden muutos vaatii lisäpainetta 1.0101^1.4 -1 =0.0142 bar, eli paineen muutos on 1 % bulk-modulista kuten kuuluukin.
Jos tilavuuden muutos olisi 10 %, paineen muutos pitäisi tilayhtälön mukaan olla lähes 16 % ja moduuli olisi silloin 1.6*10^5Pa !
Rajatapauksena sitten moduulin suuruinen paineen muutos joka antaisi tilavuudeksi 0, tilannehan olisi absurdi.
Siinä siis syy miksi moduulia ei käytetä kaasujen muutoksissa, ja myöskin syy hämmennykseeni kun vertailin tuloksia liian suurilla painemuutoksilla.
Näin on. JOS haluat kutsua AKSELIN PYÖRIMISTÄ TYÖKSI OLET AIVAN OIKEASSA
Termodynaamisesti siis AIVAN TARKASTI SANOTTUNA akselin pyöriminen on työtä
MUTTA koska generaattorin hyötysuhde on niin korkea
niin sähköä pidetään työnä
AKSELIN pyörimistyö siirretään siis sähkönä toiseen paikkaan
ELI TYÖTÄ siirretään toiseen akseliin jossain Rautaruukin myllyyn
jossa se taas tekee työtä pyörittämällä eri akselia jne.
pieni niuhotus, suure josta käytät merkintää K
on
amerikkalaisessa kirjallisuudessa B eli tilavuuskimmokerroin
ja sen käänteisarvo k = 1/B on kokoonpuristuvuus ja sitä käytetään yleensä enemmän saksalaisessa kirjallisuudessa
kimmokertoimilla E, G, B on siis sama laatu kuten kirjoitat oikein esim GPa
Koska tilavuuskimmokertoimet B ovat valtavia nesteille ja kiinteille aineille siis luokkaa GPa
ei niitä voi kutsua kokoonpuristuvuudeksi koska niiden kokoonpuristuvuus on mitätön
siksi kokoonpuristuvuus on kappa = 1/B joka on mitätön kiinteille aineille jne.
mutta siis tämä on vain nimitysasia
https://de.wikipedia.org/wiki/Kompressionsmodul
Saatavan mekaanisen energian (=työ kertaa matka) määrä on pienempi, kuin lämmittämiseen kuluva energia, ellei sitten olla keksimässä ns. toisen lajin ikiliikkujaa joka kumoaa entropian. Helpotusta tiedonjanoon saa googlettamalla Carnot
Täydellinen vastaus. Ammattimies asialla.
Tämä vastaus ansaitsee palkinnon, Carnot'n alkuperäisjulkaisu 1824
Carnot sai julkaistua työnsä vain maksamalla sen itse eli siis omakustanteenta, 600 kappaleen painoksena eikä se ns. kiinnostanut juuri ketään, Kelvin etsi sen sitten jostain antikvariaatista ja levitti paljon myöhemmin meidän tietoisuuteemme
Réflexions sur la Puissance Motrice du feu et sur les Machines propres à Développer cette Puissance 1824
http://www.eoht.info/page/Reflections on the Motive Power of Fire