Ilmanpaineasia

Korvamittari toimii molempiin suuntiin, kun korvassa sisällä oleva ilmanpaine poikkeaa kumpaan suuntaan vaan ulkopuolella olevasta ilmanpaineesta. Korva-nenäkäytäväni ovat ahtaat, tunnen kipuakin ilmanpaineenvaihteluista. Laitesukeltaessa kärsin paineenvaihtelun aiheuttamasta korvakivusta ja nenäverenvuodosta.

Maapallon keskipisteessä tunnelissa olisi painoton tila, koska gravitaatio olisi siellä suunnilleen yhtä suuri joka suuntaan, mutta olisiko ilmanpaine tunnelissa maapallon keskipisteessä pienempi kuin maan pinnalla?

Massan.keskellä kirjoitti:

Maapallon keskipisteessä tunnelissa olisi painoton tila, koska gravitaatio olisi siellä suunnilleen yhtä suuri joka suuntaan, mutta olisiko ilmanpaine tunnelissa maapallon keskipisteessä pienempi kuin maan pinnalla?

Lue lisää

Suurempi paine siellä tietysti on. Painehan tulee tiheyden ja kiihtyvyyden kertolaskun integraalina avaruudesta sinne maan keskipisteeseen saakka. Paine kasvaa monotonisesti koko matkan.

Muuttuisiko ilma nestemäiseksi niin suuressa paineessa, vai onko siellä liian kuuma siihen?

mietipä kirjoitti:

Muuttuisiko ilma nestemäiseksi niin suuressa paineessa, vai onko siellä liian kuuma siihen?

Painovoima kasvaa säteen mukana lineaarisesti nollasta G:hen lähdettäessä maan keskipisteestä olettaen maan tiheyden vakioksi. Tuo tosin ei päde, koska maan tiheys kasvaa huomattavasti keskipistettä kohti. Maan keskipisteessä painetta on n. 350 GPa maan oman massan aiheuttamana, mutta se ei ole kysytty suure. Ilmeisesti ajatus oli kuvitteellinen putki maapallon läpi. Tuossa putkessa paine muodostuisi vain siinä olevan ilman kautta. Oikeita "putkia" ovat vaikkapa kaivokset. 3,5 km syvyydessä on n. 1,4 bar riippuen lämpötilaprofiilista, joka vaikuttaa tiheyteen.

Laskentaongelmia alkaa tulla n. sadan km syvyydessä. Silloin ylitetään kriittinen paine (typelle 33,5 bar) ja ilma on superkriittistä eli ei kaasua eikä nestettä. Viimeistään silloin pitää siis tietää ideaalikaasua monimutkaisempia yhtälöitä/taulukoita tiheyden laskemiselle. Täällä on joitain arvoja hyvin suurissa paineissa, mutta ei riittävän suurissa lämpötiloissa (maan keskellä n. 7000 K): https://www.engineeringtoolbox.com/air-temperature-pressure-density-d_771.html

Ja sitten pitäisi tietää lämpötilaprofiili koko matkalle. Sellaistakin tietoa löytyy: https://en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_gradient

Keskimäärin lämpötila kasvaa n. 1 K/km, mutta ensimmäisten kilometrien matkalla n. 30 K/km ja ensimmäisen 500 km matkalla n. 3 K/km.

Tuolla lämpötilaprofiililla on valtava vaikutus tulokseen. 30 K/km käyttämällä 50 km syvyydessä olisi 8 bar, 3 K/km 100 bar ja 1 K/km 200 bar ideaalikaasuoletuksella. 100 km syvyydessä 1 K/km antaa jo täysin järjettömiä tuloksia (15 000 kg/m3 tiheys, 17 000 bar paine), samoin 3 K/km (1 600 kg/m3, 2600 bar). 30 K/km taas lämpötila on jo aivan liikaa eli 3300 K, kun profiilin mukaan 1900 K pitäisi olla vasta 600 km syvyydessä. Sillä tiheys 1,8 kg/m3 ja paine 16,5 bar.

Ihan helppo tuota ei siis ole laskea, mutta hyvin suuri paine tuosta tulisi.

Kun ilman tiheys ja paino kasvaa noin suureksi niin se luulisi olevan ainakin nestettä, vai muuttuuko se kiinteäksi aineeksi? Luulin että ilman tulee olla kylmää muuttuakseen nesteeksi?

Nestettä_vai_ei kirjoitti:

Kun ilman tiheys ja paino kasvaa noin suureksi niin se luulisi olevan ainakin nestettä, vai muuttuuko se kiinteäksi aineeksi? Luulin että ilman tulee olla kylmää muuttuakseen nesteeksi?

Lue lisää

Normaalien kiinteä, neste ja kaasun lisäksi on olemassa muitakin olemuotoja. Ylitettäessä krittinen piste, painetta nostamalla ei kaasusta tule nestettä, vaan superkriittistä, joka ei ole kaasu eikä neste, mutta on juoksevaa eli ei kiinteää.

Kiinteitäkin on erilaisia riippuen missä olosuhteissa kiinteä aine on syntynyt ja missä se nyt on.

Nuo kertomani tiheydet on laskettu ideaalikaasuyhtälöllä. Kun olosuhteet ovat kaikkea muuta, noin laskettu tiheys on väärin. Tuossa linkkaamassi ilman tiheyskäppyrässä 10 000 barin paineessa ilman tieheys oli 700-1150 kg/m3 27-1627 C lämpötilassa. Käyrästä huomataan, että tiheys kasvaa voimakkaasti paineen mukana ja alenee lämpätilan kasvessa. Ilma siis käyttäytyy melko kaasumaisesti. Ideaalikaasuyhtälöllä 10 000 bar ja 1627 C vastaisi 1880 kg/m3 tiheyttä eli n. 2,7 kertaista todelliseen verrattuna.

Joakim1 kirjoitti:

Painovoima kasvaa säteen mukana lineaarisesti nollasta G:hen lähdettäessä maan keskipisteestä olettaen maan tiheyden vakioksi. Tuo tosin ei päde, koska maan tiheys kasvaa huomattavasti keskipistettä kohti. Maan keskipisteessä painetta on n. 350 GPa maan oman massan aiheuttamana, mutta se ei ole kysytty suure. Ilmeisesti ajatus oli kuvitteellinen putki maapallon läpi. Tuossa putkessa paine muodostuisi vain siinä olevan ilman kautta. Oikeita "putkia" ovat vaikkapa kaivokset. 3,5 km syvyydessä on n. 1,4 bar riippuen lämpötilaprofiilista, joka vaikuttaa tiheyteen.

Laskentaongelmia alkaa tulla n. sadan km syvyydessä. Silloin ylitetään kriittinen paine (typelle 33,5 bar) ja ilma on superkriittistä eli ei kaasua eikä nestettä. Viimeistään silloin pitää siis tietää ideaalikaasua monimutkaisempia yhtälöitä/taulukoita tiheyden laskemiselle. Täällä on joitain arvoja hyvin suurissa paineissa, mutta ei riittävän suurissa lämpötiloissa (maan keskellä n. 7000 K): https://www.engineeringtoolbox.com/air-temperature-pressure-density-d_771.html

Ja sitten pitäisi tietää lämpötilaprofiili koko matkalle. Sellaistakin tietoa löytyy: https://en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_gradient

Keskimäärin lämpötila kasvaa n. 1 K/km, mutta ensimmäisten kilometrien matkalla n. 30 K/km ja ensimmäisen 500 km matkalla n. 3 K/km.

Tuolla lämpötilaprofiililla on valtava vaikutus tulokseen. 30 K/km käyttämällä 50 km syvyydessä olisi 8 bar, 3 K/km 100 bar ja 1 K/km 200 bar ideaalikaasuoletuksella. 100 km syvyydessä 1 K/km antaa jo täysin järjettömiä tuloksia (15 000 kg/m3 tiheys, 17 000 bar paine), samoin 3 K/km (1 600 kg/m3, 2600 bar). 30 K/km taas lämpötila on jo aivan liikaa eli 3300 K, kun profiilin mukaan 1900 K pitäisi olla vasta 600 km syvyydessä. Sillä tiheys 1,8 kg/m3 ja paine 16,5 bar.

Ihan helppo tuota ei siis ole laskea, mutta hyvin suuri paine tuosta tulisi.

Lue lisää

Niin Tulisi, en edes ajatellut noita asioita että ilma muuttuisi kaasusta muuksi. paine on niin iso että hieman reilumpaan reikaan mahtuisi koko ilmakehä. Ei vielä metriseen mutta reiluun kuitenkin.