Jos rakennettaisiin suutin, jossa veden lämpötila olisi n. 400 astetta ja höyryn purkautumisnopeus suuttimesta n. 300 m/s, vesimolekyylit kulkisivat tällä nopeudella jonkin aikaa.
Mutta jos suutin olisi suhteellisen kapeassa putkessa joka olisi ulkoseiniltään vaikkapa -20 astetta, niin miten vesimolekyylien nopeudelle tapahtuisi kun höyry alkaisi tiivistyä takaisin vedeksi?
Eli "kutistuuko kuuma höyry kasaan, siten että veden nopeus pienenee, mikä on jäähtyneen veden liike-energia?
Mutta jos suutin olisi suhteellisen kapeassa putkessa joka olisi ulkoseiniltään vaikkapa -20 astetta, niin miten vesimolekyylien nopeudelle tapahtuisi kun höyry alkaisi tiivistyä takaisin vedeksi?
Eli "kutistuuko kuuma höyry kasaan, siten että veden nopeus pienenee, mikä on jäähtyneen veden liike-energia?
Vastaukset 4
Vanhimmat
Kineettinen kaasuteoria on mielestäni erittäin kiehtova koska se kuvaa yksinkertaisesti monia kaasun ominaisuuksia :
http://fi.wikipedia.org/wiki/Kineettinen_kaasuteoria
Yksittäisten vesi(höyry)molekyylien nopeus tuossa lämpötilassa on keskimäärin 965 m/s sinne sun tänne. Jos vesihöyry (siis molekyylit keskimäärin) virtaa putken suuntaisesti 300 m/s, suuri osa molekyyleistä liikkuu itse asiassa vastakkaiseen suuntaan, ja vieläpä huomattavasti nopeammin. Ei tosin pitkää aikaa, koska molekyylin suunta ja/tai nopeus muuttuu sen törmätessä putkeen tai toiseen molekyyliin.
Vastaus kysymykseesi: Kaasun nopeuden saa aikaan paine-ero. Nopeus nousee pienemmän paineen suuntaan. Tällöin myös lämpötila laskee. Jos lämpötilaa lasketaan vielä jäähdyttämällä, paine pienenee, ja esim. paine putken toisessa päässä tai virtausvastus alkaa jarruttaa kaasun liikettä. Kaasun nopeus ei siis ymmärtääkseni suoraan laske jäähdyttämisen takia.
On että putki on alkuun täynnä vettä, eli ilmaa ei olisi lainkaan. Höyryä päästettäisiin putkeen vaikkapa 1 baarin paineeseen niin paljon että se alkaa kylmässä putkessa tiivistyä.
Sen jälkeen päästetään lisää höyryä vaiikkapa 1 litra vettä /sekunti.
Vesimolekyylit siis kulkevat n. 300 m/s putken suuntaisesti ja jäähtyessään höyry tiivistyy.
Maalaisjärjellä pähkäten kun höyry kutistuu vedeksi, tuo veden nopeus laskee lähes sille tasolle mikä se on putkessa ennen tuota hörystymistäkin. eli liike-energiaa sillä ei juurikaan ole.
Tämä johtuu siitä kun vesi höyrynä laajenee ja ottaa tilaa, niin vedeksi muuttuessaan se taas kutistuu.
Maalaisjärjessä on se vika että se toimii vain maalaisolosuhteissa. Aiemmin jo kirjoitin että molekyylien nopeus on eri asia kuin kaasun virtausnopeus. Molekyylien keskimääräinen nopeus riippuu lämpötilasta.
"Höyryä päästettäisiin putkeen vaikkapa 1 baarin paineeseen"
Ei höyry mene sinne putkeen jos putki on jo täynnä vettä, vai tarkoititko vesihöyryä? Jos putki on jo aluksi kylmä, siellä ei voi olla vesihöyryä 1 barin paineessa. Et voi noin vain määrätä putken kaikkia olosuhteita, paine ja muukin mitä siellä tapahtuu riippuu virtauksesta, lämpötilasta jne, ja virtaus taas riippuu paineista.
"Tämä johtuu siitä kun vesi höyrynä laajenee ja ottaa tilaa, niin vedeksi muuttuessaan se taas kutistuu. "
Kaasun, myös vesihöyryn, tapauksessa se, ottaako tilaa laajetessaan tai kutistuuko tiivistyessään riippuu ympäristöstä. Jos keität vettä suljetussa kattilassa niin höyry ei ota tilaa koska sitä ei ole, paine vain kasvaa. Jos taas putki aukeaa avaruuden tyhjiöön niin sinne höyry purkautuu eikä mikään hidasta liikettä vaikka se tiivistyisikin nesteeksi.
vain hatusta, koska en osaa laskea näitä. Eli 1 bar höyr olisi olosuhteessa kun putkessa oleva vesi olisi jo saanut liikkensä, liike olisi vakiintunut siihen nopeuteen, joka sille tässä systeemissä olisi luonnollinen, eli vaikkapa litra uutta vettä putkeen joka sekunti.
Eli jos putken pinta-ala olisi tuhat neliösenttimetriä, veden liike putkessa mielestäni olisi 1 cm/sek.
Höyryn painekin siis olisi vain joku luku.
Putken alkupää olisi lämmennyt niin että höyry siinä pääsisi laajenemaan, ehkä se olisi eristetty, jäähtyminen vedeksi vasta myöhemmin.
No, tässä on taka-ajatuksena se, että tuo suutin tuottaa suuren työntövoiman, kun vesi kiihdytetään 300 m/sek nopeuteen. Mielestäni ei putkeen muosostuva vastavoima ole läheskään yhtä suuri kuin kuin tuo suuttimen tuottama työntövoima.