Minkälaisilla realistisilla koejärjestelyllä on mahdollista saada mahdollisimman suuri staattinen paine nesteeseen ja päästä tutkimaan sen käyttäytymistä tässä superhyper-paineessa? Onko odotettavissa jotain yllättävää, jos painetta voisi tästä vielä esim. kymmenkertaistaa?
Ensiksi tulee mieleen erittäin massiivisen superlujan metallikappaleen lämpölaajenemisen hyödyntäminen jotenkin...
Ensiksi tulee mieleen erittäin massiivisen superlujan metallikappaleen lämpölaajenemisen hyödyntäminen jotenkin...
Vastaukset 24
Vanhimmat
valtiolla on koneita, joissa nestemmäistä vetyä puristetaan kasaan fission voimalla. Ei toisin pysty kokeileen, kun kerta/kone. Analysointi on hieman hankalaa, kun joutuu tarkkailemaan koetta kohtuu kaukaa ettei vallan sublimoidu itsekkin.
Yleensä nesteen suurimman mahdollisen paineen raja tulee vastaan, kun aine muuttuu kiinteäksi. Kuulemma timanttimäntäisellä (ja olikohan se sylinterikin porattu timanttiin) laitteella saa aika hyvät paineet. Että jospa nyt ensin otat sellaisen nyrkinkokosen timantin ja sitten kun olet saanut siihen mieleisesi kolon, niin sorvaat siihen sitten männän. Ja siitä sitten jatkat.
Kyllä sitä on väitetty tosiaan jäähtyvässä teräksessä saadun puristusta aikaiseksi hiilikappaleisiin, ettei ehkä ihan huono menetelmä sekään. Vaikuttaisi tuota timanttimenetelmää helpommalta toteuttaa.
Helppohan sitä on puristaa. Ajatllaanpa vaikka neliömillin halkaisijalla olevaa sylinteriä. Sitä voi itse kukin kuvitella millaisen paineen saisi aikaiseksi jos tuuppaisi vaikka parin neliön sylinterillä neliömillin sylinteriä joten ongelmana on ainoastaan että mikä kestää tuotetun voiman?
paine ei.
Tyypillistä Skömyilyä?
Mitähän taas oikein tarkoitit? Ei pinta-alalla hydrauliikassa painetta kasvateta; nesteessä kun paine jakautuu tasaisesti.
Mietis nyt. Otetaan vaikka neliömetrin männällä varustettu sylinteri ja tuupataan sillä neliömillin männällä varustettua sylinteriä. Jos isommassa sylinterissä on vaikka 200 bar paine, niin pienempään sylinteriin saadaan painetta p = F/A => F=p*A; F1 = F2; p1*A1 = p2*A2 => p2= p1*(A1/A2)= 200 Mbar, kun oletetaan häviötön systeemi.
jakautuu nesteessä tasaisesti. Pieneen sylinteriin saadaan suuri liike, ei suurta painetta, jos käytetään hydrauliikkaa. Jos yhteys "sylinterien" välillä on mekaaninen, saadaan toki painetta kasvatetuksi. Kun puhutaan sylintereistä, tarkoitetaan yleensä hydraulisia tai pneumaattisia järjestelmiä, joissa pinta-aloilla voidaan vaikuttaa voimiin ja liikemääriin..
Tietenkin paine jakautuu fluidissa tasaisesti, mutta siitä ei ollutkaan kyse. Nyt oli nimenomaan kyse paineenkorotin(pressure intensifier)-nimisestä hydrauliikan komponentista, jolla saadaan hydraulisesti korotettua fluidin painetta. Tässä kuva:
http://lyle.smu.edu/rcam/images/Image3.gif
Kuvailin sen toimintatavan kansanomaisesti tuossa edellä. Jäikö vielä jotakin epäselvää?
helppo ihan itse tehdä parituhatta baaria. pistepuikkoon pieni kolo kärkeen, siis pieni, ja sitten nestettä metalliastiaan, ja lyö astissa veden alla pistepuikkoa, voi olla että menee 2000bar rikki.
Koska neste ei kunnolla pääse pakenemaan vaan yhdessä puikon kärjen kanssa tunkeutuu metalliin,, jää tutkiminen vaikeaksi. Mutta kiistatta paine on kova.
vesileikkauksessa on 4000bar, ja käytetään "hiekkaa" seassa. Kuinkahan ne syöttää sen hiekan siihen, ennen vai jälkeen paineen noston. Se paine tehdään suurilla sylintereillä 4kpl. jotka puristaavat pieniä (ohuita) sylintereitä. Neljä sen tähden että painetta on koko ajan yhdellä sylinterillä olisi ylipuolet ajasta vetoliikettä ja leikkaaminen syklistä.
Luulisi noita paneita saavan 20000baaria. ehkäpä jopa 100000bar. esim laitetaan metalli klönttiin reikä ja koneistetaan se, siihen vain sitten sopiva umpitanko, tiivbisteitä ei tarvita, koska on vain yksi paineen nosto. sitten vain pudotetaan suuri massa siihen päälle paine nouseen helposti suuriin lukemiin.
Yleensähän/aina nuo tehdään siten, että matalapainepuolella on öljyhydrauliikkaa ja nämä öljyhydraulisylinterit sitten tuuppaa vesihydraulisylinterejä, tai tuosta systeemistä voidaan käyttää nimitystä paineenkohotin.
Epäilisin, että "hiekka" laitetaan paineen noston jälkeen, koska ne korkean paineen vesihydraulisylinterit on muutenkin hankalia valmistaa ja hiekka varmaan jumittuisi männän ja sylinterin väliin. Joissakin systeemeissä ei käytetä hiekkaa ollenkaan, kun leikataan tarpeeksi ohuita/pehmeitä aineita, esim. paperitehtaissa käytettävissä paperinleikkureissa.
Jo pelkkä vesi kuluttaa riittävästi korkeapainepumpun tiivisteitä, ei siihen enää abrasiiveja tarvita. Vesileikkureita suuttimineen on kuvattu esimerkiksi täällä:
http://en.wikipedia.org/wiki/Water_jet_cutter
http://waterjets.org/index.php?option=com_content&task=view&id=130&Itemid=32
Täältä taas saa kohtuullisen pumpun (90.000 psi = 620 MPa = 6200 bar) suurpainekokeiden aloittamista varten:
http://www.jetedge.com/content.cfm?fuseaction=dsp_products_detail&product_ID=120
Kannattaa sitten vaihtaa talon pääsulakkeet riittävän isoiksi, että pumppu pyörii.
Ei ammattikoululaisten kinastelusta hydrauliikan alkeilla. Siis paineista, joiden aikaansaaminen vaatii paljon erityisosaamista ja uusinta tietoa erikoisten materiaalien käyttäytymistä ääriolosuhteissa ja joita ei kokeneetkaan insinöörit pysty suoraan toteuttamaan isoissa konepajoissa isoillakaan resurseilla. Paineista, joita ei kuka tahansa pystyisi helposti ylittämään hiukan modifioimalla ammattikoululaisten esittämiä jo olemassa olevia ratkaisuja. Fysiikan perustutkimuksesta.
Neliömillin männän esittäjä voi miettiä, minkälaisen voiman siihen voi kohdista ja voisiko ehkä neliösentin mäntään kohdista paljon yli satakertaisen voiman jne...?
Kuten joku täällä jo totesi, nesteistä tulee kiinteitä aineita, kun painetta kohotetaan tarpeeksi. Näin käy esimerkiksi huoneenlämpöiselle vedelle, kun paine korotetaan tuonne 8000 barin paikkeille. Sen jälkeen onkin kyse kiinteistä aineista ja niiden käyttäytymisestä.
Lisäksi nesteetkään eivät ole kokoonpuristumattomia kuten koulufysiikassa - virheellisesti - opetetaan, vaan vesikin puristuu kokoon liki 20 prosenttia noissa vesileikkauspaineissa.
Skaidaa skömy
Vety ja helium kuulemma muodostavat jonkinlaisen metallihilan kovissa paineissa. Ainakin Jupiterin ja Saturnuksen sisällä uumoillaan olevan vedystä ja heliumista muodostunutta metalliseosta, eli lejeerinkiä, joka on sähköäjohtavaa. Tämän kai oletetaan silti olevan nestemäisessä muodossa, eikä kiinteänä aineena, noissa muhkeissa paineissa ja lämpötiloissa.
http://www.astromart.com/news/news.asp?news_id=860
Ei tarvitse nousta sieltä kyykystä!
8000 bar on aikaansaatavissa ihan kotikontein 10 tonnin painolla neliösentin terästappimännälle. Tuossa paineessa kokoonpuristuminen on vielä ihan pientä. Jos tiedät oikeasti kuinka paljon vettä on pystytty kokoonpuristamaan maksimissaan (2009), ilmoita joku lähde tai koejärjestely.
Vesi menee kasaan Wikipedian mukaan (5,1 x 10**-10)/Pa eli n. (5,1 x 10**-5)/bar. Ja 8000 barissa n. 40 %.
Olin kuvitellut joitakin kymmeniä vuosia tämän ehkä 100 kertaa pienemmäksi eli käytännössä todella vaikeasti aikaansaatavaksi. Mikään iso astia ei tietystikään kestä 8000 bar painetta, joten ...
http://www1.lsbu.ac.uk/water/phase.html
Varsinkin pienen kuvan osasuurennos kertoo tilanteen. Ja luulisi noista monista lähdeviitteistäkin jotakin apuja löytyvän.
Missä näissä on ilmoitettu minkälaisen tilavuuden vesi ottaa massayksikköä kohden eri paineisissa ympäristöissä?
Kelaa tuota faasidiagrammia tovi alaspäin, niin siellä on diagrammi veden ja jään tiheyden paineriippuvuudelle.
Tosin - niin kuin epäilinkin - suurissa paineissa bulkkimoduuli ei kuvaa hyvin veden kokoonpuristuvuutta, vaan kokoonpuristuvuus on tätä linearisointia pienempi.
Muuten, mikä Skömy?
Harhahemmot näkevät ja kuulevat skömyjä kaikkialla. Älä välitä sillä edellä oleva pöhkö oli ylivoiman sivuvaikutuksia jota kylvän krunttaperseiden joukossa!
PS: P S
Kun vielä mielenkiinnosta selvittelin veden kokoonpuristuvuutta suurissa paineissa, niin löysin kiintoisan lähteen, jossa oli esitetty käyrästöt veden bulkkimoduulin paineriippuvuudelle. Linkki tässä
http://books.google.fi/books?id=w5F7N-K6qi8C&pg=PA138&lpg=PA138&dq=bulk modulus high pressure water&source=bl&ots=fZBCmIgMvs&sig...
Käyrästöt ovat kirjan sivulla 139 kuvassa 6. Kuvassa 7 on taas esitetty veden tiheyden paineriippuvuus. Sen mukaan veden tiheys on 8000 barin paineessa vain 1210 kg/m³, mikä on sopusoinnussa myös faasidiagrammin tietojen kanssa. Näin ollen pienten paineiden bulkkimoduulin käyttö tiheyden laskentaan liioittelee veden kokoonpuristuvuutta.
nollapiste ei ollutkaan absoluuttinen ,jo minä epäilinkin,jo penskana- oisko se saavutettu?
Ei taida vielä löytyä riittävän lujaa materiaalia säiliölle tätä korkeammissa paineissa? Venyvät ja paukkuvat. Missähän paineessa vesi alkaisi työntyä seinämän sisään? Ja onkohan tiheyttä 1,3 mahdollista edes saavuttaa? Kirjahan oli melko uusi eli vuodelta 1999, joten ehkä vain pientä edistystä on saatu aikaan.