Mistäs kuumailmapallon nosteen energia on peräisin? Sehän tekee työtä nostamalla painoa. Sama nostehan tulisi, jos vaikka käytettäisiin kevyempää kaasua, joten polttimen energia ei ehkä selitä kaikkea?
Sekä helium että lämpeävä kaasu tehnevät pV-työtä palloa täytettäessä. Olisko se siitä?
Sekä helium että lämpeävä kaasu tehnevät pV-työtä palloa täytettäessä. Olisko se siitä?
Vastaukset 22
Vanhimmat
maapallon pyörimisliikkeestä
nouseeko pallo sitten lainkaan imaan pohjoisnavalla ?
Kuumailmapallon tapauksessa on energian käyttö aivan selvä tapaus: ilmamolekyylejä lämmittämällä nämä molekyylit alkavat liikkua (värähdellä) nopeammin ja vaatia lisää "elintilaa", jolloin tämän lämmitetyn ilmamassan tilavuus kasvaa ja samalla tiheys pienenee. Suljetun järjestelmän yhteispainon alittaessa ympäröivän ilmamassan aiheuttaman nosteen, tavoitellessaan tasapainotilaa kuumailmapallo nousee ilmaan. Erittäin epätaloudellista muuten: vastaavalla nestekaasumäärällä varustettu polttomoottorilentokone veisi huomattavasti suuremman hyötykuorman huimasti nopeammin paljon kauemmaksi, siitä huolimatta, että kuumailmapallo liikkuu sivusuunnassa pelkän ilmaisen tuulivoiman avulla.
Heliumpallolla on tämä energiatalous hiukan kinkkisempi selvittää, vaikka raaka totuus on, että suuren heliummäärän tislaamiseen ilmasta on mennyt valtavasti energiaa. Vertaa siihen, että kaikin voimin puserrat rantapallon veden alle ja päästät sen siellä ponnahtamaan takaisin pintaan.
Kun heliumia (tai vetyä) kerran on, on pelkkä ilmassa pysyttely huomattavan taloudellista, mutta edelleen tämän valtavan massan ja tuulikuorman liikuttelu on todella kömpelöä. Mahdollisesti taloudellista, mutta hidasta ja hankalaa.
Kuumailmapallossa lämmitetyn ilman tilavuus kasvaa, mutta ei se mikään suljettu systeemi ole, vaan ylimääräinen tilavuus, joka ei mahdu palloon poistuu avoimesta alapäästä.
Lämpimän ilmamäärän massa pallon sisällä pienenee , pallo muuttuu ympäröivää ilmaa kevyemmäksi, ja nousee.
Sekin siis palautuu kevyemmän kaasupallon tapaukseksi, mutta lämmitysenergiaa se alussa vaatii .
Kevyemmän kaasupallon nousemiseen vaikuttaa se , että ilmakehällä on tiheysjakautuma, joka on alunpitäen syntynyt gravitaation ja "keskipakovoiman" yhteisvaikutuksesta ,ja se aiheuttaa pallon hakeutumisen omaan tiheyteensä.
Sama tiheysjakautuma on navoillakin ja pallo nousee sielläkin.
K:[Heliumpallolla on tämä energiatalous hiukan kinkkisempi selvittää, vaikka raaka totuus on, että suuren heliummäärän tislaamiseen ilmasta on mennyt valtavasti energiaa.]
Asiaa kannattanee miettiä. Mites ilmaa raskaammat kaasut, jos niitä valmistetaan jollakin hyvin paljon energiaa tuhlaavalla prosessilla, saavatko ne sitten nostetta aikaiseksi tasalämpöisinäkin?
Ja toisaalta, jos heliumin ja metaanin seos saadaan maaperästä ja käytetään sellaisenaan kaasupallon täytteeksi, jäisikö se juuri siksi nousematta, ettei sen valmistuksessa käytetty energiaa tislaukseen tai muuhunkaan prosessiin?
K:[Vertaa siihen, että kaikin voimin puserrat rantapallon veden alle ja päästät sen siellä ponnahtamaan takaisin pintaan. ]
Tässä lienee ydinasia tästä nosteen energiasta. Potentiaalienergian nollapiste on äärettömyydessä "ylhäällä" ja työtä on jo tehty, että kevyempi kaasu on saatu "alas" raskaamman kaasun/nesteen alapuolelle. Esiviritetty potentiaalienergia?
Täysin tiiviin ja suljetus heliumilmalaivan saaminen alas vaatisi heliumin puristamista takaisin säiliöön, eli pV-työn tekemistä. (Samaan toki pääsee laskemalla heliumin vain karkuun, mutta silloin prosessia ei voi toistaa samalla materiaalilla).
Onkohan tässä nyt ollenkaan merkitystä maan pinnalla alkutikanteessa tehtävällä pV-työllä tai sillä raskaammalla ilmamassalla, joka pallon päältä pääsee "vyörymään" alemmaksi, siihen missä pallo aiemmin oli?
Jos ajatellaan tilannetta siitä näkökulmasta, että meillä on kokonaisuutena ilmaa kevyempi kuumailmapallo. (ei väliä, onko keveyden saanut aikaan kuuma ilma vai vaikka helium)
Nyt raskaammalla ilmalla on pallon yläpuolella potentiaalienergiaa, ja se pyrkii syrjäyttämään kevyemmän pallon ja näin ilman potentiaalienergia kuluu pallon nostamiseen (ja muihin siinä tapahtuvuun häviöihin)
Toisaalta kuten arvelit, niin energian kulutusketjua voidaan lähteä ajattelemaan jo siitä, että tehdään työtä kaasuun. Tästä saa suunnilleen niin monimutkaisen asian kuin haluaa...
Tietenkin yksinkertaisin riittävä selitys on se, mitä haetaan. Ehkä ei tarvitsekaan lähteä siitä mahdollisesta pV-työstä, vaan jospa tuo potentiaalienergia pistettäisiin syypääksi työntekoon ja nosteen energiaan?
Olisko se sitten ajateltava, että tiheämmän pallon/kaasun tapauksessa se ulkopuolinen ilma nostaa myös sen kaasun painon ( pienen hyötykuorman), mutta kevyemmän kaasun tapauksessa sitä hyötykuormaa voi olla enemmän (tai syntyy liikeenergiaa enemmän)?
Joo, tämä tuntuisi olevan näin äkkiseltään riittävä selitys. Jos ei tule oikaisua, niin elän tämän kanssa.
ilmeisesti aina ole ollut iha PISA-tulosten tasolla tai sitten kyseessä on tuttiksen kuupan kyky omaksua ja ymmärtää.
Ajatellaan pallon sijasta kuutiota, jonka sivu on d.
Yläpintaan kohdistuu hydrostaattinen paine
roo(ilma)*g*h, h=on matka ilmakehän ylimmästä kerroksesta alaspäin
Alapintaan kohdistuu hydrostaattinen paine
roo(ilma)*g*(h d)
Tästä paine-erosta syntyy kuutiota ylöspäin kohottava voima
roo(ilma)*g*(h d)*A-roo(ilma)*g*h*A, A=d*d
eli roo(ilma)*g*d*d*d=
roo(ilma)*g*V, joka on tuttu nosteen kaava
Se nouseeko pallo riippuu tietysti onko
roo(ilma)*g*V-m(kaasu)*g positiivinen
Noste siis johtuu hydrostaattisesta paine-erosta.
Hydrostaattinen paine taas johtuu siitä että ilmakehä pysyy paikallaan, eikä lennä jatkavuuden lain mukaan avaruuteen, mapallon pyörimisestä johtuen.
Ilmakehän pitää paikallaan maan vetovoima.
Voidaan kai sanoa, että noste johtuu loppujen lopuksi maan vetovoimasta?
Jos ei olisi maan vetovoimaa ei olisi ilmakehää eikä mitään muutakaan.
Tuossa sitten työ tulisi kait voima kertaa matka. Tosin voima on korkeuden (eli matkan) funktio tässä.
Viesissäsi on ainakin kaavat, millä voi laskea, mitä ei ole muissa vielä näkynyt.
Ne taas aiheuttaa maan vetovoima, kun litistää ilmakehään maata vasten. Vertaa "vene" eihän sen ajatella tekevän työtä, ja kuluttavan energiaa lilluessaan veden pinnalla.
Rinteeltä vierivän kiven kineettinen energia on kotoisin potentiaalienergiasta. Tämä on jotenkin selkeä mielikuva.
Kun pallo nouseekin ylöspäin, asia tuntuu vaikeammalta ymmärtää. Potentiaalienergiasta se pallon mukana nousevan lastin potentiaali- ja liike-energiakin on taitaa olla kotoisin. Se menee vain jotenkin negatiivista alamäkeä.
Ehkäpä tämän nyt vähän aikaa muistaa.
Ilmamassalla on potentiaali energiaa enemmän kuin sillä pallolla lasteineen.. Sitä ei vain mielletä, koska se on läsnä koko ajan, aistitaan paineena 1015mb.
> Mistäs kuumailmapallon nosteen energia on
> peräisin?
Vastaan kysymyksellä: mistä on peräisin painovoiman energia. Nostehan on vain painovoiman puutetta. Noste ja painovoima ovat toistensa käänteisilmiöitä ja edellyttävät oleskelua painovoimakentässä.
Noste on voima siinä missä mikä tahansa voima ja ylijäämä voima taikka nettovoimahan on kyky tehdä työtä ja kun työtä tehdään, niin se voidaan mitat energiana.
Mielenkiintoista sinällään on, että jos voima ei pääse vaikuttamnaan, niin se ei myöskään tee työtä, eikä kuluta energiaa... voiman siis pitää päästä toimimaan suhteessa ympäristöönsä, jotta jotain tulisi tehdyksi. Jos joessa ei vesi virtaa, niin ei siitä saa mitään energiaa irti (voiman vaikutusmahdollisuus on kumottu jollain vastavoimalla esim. suljetuilla patoluukuilla). Aina kun vesivoimalaitoksen turbiini pyörii, niin myös joessa virtaa vesi.
(Tästä voisi spekuloida maailman loppuun. Verbaali asian käsittely [ja niin myös ajattelu] on aina hieman vajaa todellisuutta...)
Energiaperiaatteen toimiminen johtuu kuitenkin painovoimasta ja energian häviättömyydestä. Kun vuorovesi kuluttaa Englannin rannikkoa, niin vastapalveluksena kuu painelee mapallolta karkuun.
Voi vittu mitä tylsyyksiä toisillenne sepittelette.
Todellista tiede-palstan tiedettä peruskoulun ala-asteelta.
virheet löytyy jo perusasioista ja -oletuksista. Siksi niiden selvittely on erinomaisen tärkeää!
Olet selvästi vihreä räkänokka, jolla on pissa noussut huppariin, kun olet saanut viisaammilta kopioimalla laskettua jonkin perusjutun?
Ei voi mennä takaisin peruskouluun, kun ei ole käynyt kuin 4 vuotta kansakoulua.
Että me olemme taipuvaisia ajattelemaan auton perälle pakattua ilmapalloa, mikä ei taatusti nouse sellaisenaan taivaalle. Se tarvitsee energiaa tähän nousuun.
Kuumailmalla tai heliumilla täytetty pallo saattaa noustakin. Silloin pallosysteemi ei tee työtä lainkaan. Pallon ympärillä oleva ilma on tiheämpää, kuin pallosysteemi ja se valuu pallon alle.
Tilanne on samanlainen kuin ilmakuplalla vedessä. Se nousee iloisesti pinnalle. Liikkeen energia ei ole kuplassa, vaan vedessä sen yläpuolella. Energia varastoitui veteen, kun kupla puhallettiin pinnan alle olkipillillä ja säiliön pinta nousi hiukkasen.
Heliumpallon nousemiseen vaadittava energia tuli siitä, kun helium virratessaan palloon työnsi ilmaa tieltään ja maapalllon ilmakehä nousi älyttömän vähän ylöspäin. Koska maa on pallo, ilmakehä loittoni järkyttävän lyhyen matkan maapallon keskipisteestä. Kun naru katkaistiin, niin pallo vapautui nousemaan ylös ja ilmakehä virtasi takaisn pallon vapauttamaan koloon.
r:[Silloin pallosysteemi ei tee työtä lainkaan.]
Takerruin tähän.
Kaasupallollahan on selvästi kyky tehdä työtä avoimen taivaan alla, koska se nostaa vaikkapa kiven.
Muutoin asian voinee nähdä kuvaamallasi tavalla, vaikka se ehkä ei olekaan yksinkertaisin tapa mieltää asiaa.
Ihan sama sanotaanko heliumpalossa olevan energiaa työn tekemiseksi.
Maassa oleva helipallo on eräänlainen "kiila" millä ilmakehä on juntattu ylöspäin ja sillä tavalla ilmakehän potentiaalin kautta helipallosysteemissä on energiaa vaikka kiven nostamiseksi.
ikiliikkuja, se nostaa itsensä omalla voimalla taivaalle - kuin ihminen nostaisi tukastaan itsensä ilmaan!