Energiaan liittyvä pähkinä pääsiäisen iloksi

potentiaalinenkysymys

Energian häviämättömyyden laki. Eli energian määrä on vakio, mutta vain sen muoto muuttuu.

Jos meillä on vettä vaikkapa miljoona litraa 100m korkeudessa, siinähän on potentiaalienergiaa varastoituneena, verrattuna siis 0m tasoon. Vesi on jollakin konstilla tietysti ensin saatu tuonne 100m tasoon, jolloin on kulutettu energiaa.

Ok, jos vettä juoksutetaan sitten tuo 100m korkeuden verran alaspäin ja otetaan turbiinilla ja siihen kytkettynä olevalla generaattorilla talteen sähkönä. Syntyy melkoinen määrä energiaa, kun potentiaalienergia muuttuu ensin mekaaniseksi energiaksi ja siitä sitten generaattorilla sähköenergiaksi.

Miten käy jos samainen miljoona litraa juoksutetaan putkea pitkin vain alempaan tasoon? Mihin häviää sen sisältämä potentiaalienergia, jos sitä ei oteta talteen sähköenergiaksi? Syntyykö siitä lämpöä saman verran kuin mitä generaattori olisi tuottanut sähköä? Potentiaalienergian täytyy siis laskea vai onko niin, että potentiaalienergia jätetään "ottamatta ulos" ja se siis säilyy mutta vain verrattuna uutta 0m tasoa alempana olevaan -100m tasoon?

10

<50

    Vastaukset

    Anonyymi (Kirjaudu / Rekisteröidy)
    5000
    • En ole mikään fyysikko, mutta alaspäin juokseva vesi ei jää leijumaan ilmaan vaan törmää johonkin.

      Vaikka veden potentiaalisesta energiasta ei otettaisi mitään talteen, tulee se käytetyksi kitkaan, pyörteisiin ja muuhun eroosioon kun se maahan tai seisovaan veteen törmää.

    • EiKovinPaljon

      Vaikka se kaikki potentiaalienergia menisi veden lämpenemiseen, olisi kasvu vain asteen kymmenesosia.

    • Potentiaalienergia muuttuu liike-energiaksi ja liike-energia haihtuu lopulta lähinnä kitkalämpönä ympäristöön.

    • martta00

      H = 100m, c = 4200 J/kgK, g = 9,81 m/s^2, v1 = 0 ja v2 = veden nopeus putkessa pudottuaan H metriä.

      --> deltaT = gH/c - (v2^2)/2c

      jos v2 = sqrt(2gH), niin deltaT = 0

      jos v2 = 0, niin deltaT = gH/c = 0,23 astetta

    • Laskee

      Lämmöksihän se muuttuu.
      Kuten laskelma yllä osoittaa, lämpö sitoo yllättävän paljon energiaa verrattuna potentiaaliin. Sitä ei uskoisi silloin, kun rahtaa kottikärryillä hiemkkaa ylämäkeen:)

      Jatkokysymys: Paljonko vettä on virrattava Imatrankoskessa, kun keitän vedenkeittimessä litran teevettä 20-asteisesta kiehuvaksi. Otetaan oletetaan talteenoton ja siirron ym. hyötysuhteeksi (hatusta vedetty) 50 %. Joudut ensin selvittämään Imatran vesivoimalaitoksen putouskorkeuden.

      • matemaatiikkoo

        Niin tota laskelmieni mukaan noin kaksi litraa.


      • martta00
        matemaatiikkoo kirjoitti:

        Niin tota laskelmieni mukaan noin kaksi litraa.

        On se vähän enemmän. Vedenkeittimen hyötysuhde lienee noin 90%, joten veden kuumentamiseen tarvitaan sähköenergiaa 80*4200/0,90 = 373333 J.

        Imatrankosken putouskorkeus on muistaakseni 26 m ja jos kokonaishyötysuhde on annettu 50%, niin vettä pitää koskessa pudota 373333 / (0,5*9810*26) = 2,93 m^3 eli pyöreesti 3000 litraa.


    • airfoiljokaeikirj

      Lisäksi veden virratessa pelkästään alla olevaan tasoon siihen jää jälkiliikettä ja kuohuntaa tunneiksi. josta se sitten pikkuhiljaa kitkan takia häviää ja haihtuu lämpönä. joten tuo "marttan00" todella hyvin laskema (Kade) lämpötila on maksimaalinen lämpeneminen ja todellisuudessa lämpötila jää vielä tuostakin. ehkä jossakin kohtaa voi paikallista lämpenemistä pn pistemäisesti enemmän mutta keskiarvo alle tuon.

    • Hallaahon.äänestäjä7

      Sama kysymys vähän toisella tavalla

      huoneessa on kattolamppu joka loistaa
      katkaiset sähkön katkaisijasta

      mihin valo katoaa?

    • potentiaalinenkysymys

      Hienoja vastauksia, kiitos kaikille vastanneille. Yllättävän vähän tuo vesi lämpenisi ja varmaankin lähinnä kitkan vaikutuksesta!

      Valokysymyksen vastaus taitaa olla, että valo katoaa siihen samaan paikkaan kuin kattolampun palaessakin, eli se absorboituu huoneen seiniin lämmöksi (olettaen ettei huoneessa ole ikkunoita).

    Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.

    Luetuimmat keskustelut

    1. Hoitajalakko peruuntuu, tilalle joukkoirtisanoutumiset

      "Tehyn ja Superin hallitukset kokoontuivat tänään toteamaan, että tilanne edellyttää järeämpiä työtaistelutoimia." https://www.hs.fi/politiikka/art-2
      Maailman menoa
      739
      9245
    2. Johan tuli oikea aivopieru Britti Lordilta

      Emeritusprofessori Lordi Robert Skidelsky sanoi Suomen rikkovan YYA sopimusta joka on tehty Neuvostoliiton kanssaa 1948. Mitä pir
      Maailman menoa
      374
      8100
    3. Tehyn Rytkösellä tallessa tekstiviestit A-studiokohussa

      https://www.mtvuutiset.fi/artikkeli/a-studiosta-kohu-tehyn-rytkosen-mukaan-ministeri-linden-sai-paattaa-osallistujat-ohjelma-kiistaa-vaitteen/8407068
      Maailman menoa
      162
      5895
    4. William ja Sonja Aiello ERO

      Hyvä Sonja! Nyt etsit uudet kaverit ja jätät nuo huume- ja rahanpesu porukat haisemaan taaksesi!
      Kotimaiset julkkisjuorut
      54
      2420
    5. Oho! Seurapiirikaunotar, ex-missi Sabina Särkkä yllättää tällä harvinaisella kyvyllä: "Mulla on..."

      Sabina Särkkä on nähty monissa tv-reality-sarjoissa. Mutta tiesitkö, että Särkällä on valokuvamuisti? https://www.suomi24.fi/viihde/oho-seurapiirikaun
      Kotimaiset julkkisjuorut
      6
      2135
    6. Se siitä sitten

      Kirjoitan tänne kun en sulle voi. En vaivaa sua enää koskaan. En ikinä tarkoittanut olla ahdistava tai takertuva. Tunteet heräsi enkä osannut olla tyy
      Ikävä
      82
      1775
    7. Ohhoh! Rita Niemi-Manninen otti ison tatuoinnin - Herätti somekansan: "Täydellinen paikka!"

      Rita Niemi-Mannisen suuri, uusi tatuointi on saanut somekansan heräämään talvihorroksesta. Niemi-Manninen otti tatskan rakkauslomalla Aki-miehensä kan
      Kotimaiset julkkisjuorut
      20
      1719
    8. Harvoin julkisuudessa nähty Jari Sillanpää, 56, julkaisi uusia kuvia - Karisti Suomen pölyt jaloista

      Huumekohun jälkeen matalaa profiilia pitänyt Jari "Siltsu" Sillanpää on ollut vaitonainen elämästään. Tänä keväänä miehen some on ollut hiljainen. Nyt
      Kotimaiset julkkisjuorut
      7
      1498
    9. Ihastumisesta kertominen

      Olen päättänyt kertoa tunteistani ihastukseni kohteelle. Erityisen vaikeaksi tilanteeni tekee se, että kyseessä on ns. kielletty rakkaus. Olen jo toi
      Ihastuminen
      92
      1494
    10. Taas Venäjän tiedoittaja akka Varoitti Suomea ja Ruotsia liittymästä Natoon

      Juuri sopivasti julkaistu varoitus, kun Suomen eduskunta alkaa klo 13:50 käsitellä asiaa suorassa TV 1:n lähetyksessä. ILtasanomat.
      Maailman menoa
      440
      1399
    Aihe