Jeg har merket meg at en og annen av mine blogger-kolleger er oppslut av tekniske gåter. Her kommer en problemstilling som jeg vet må være gal, men hvor er ressonementet galt?
Vi vet at et stoff kan opptre i forskjellige former; "fast", "flytende" og "gassform".
Med unntak av vann så følger slike stoffer fysiske lover som tilsier at stoffets volum er minst i "fast form", noe større i "flytende form" og ganske betydelig større i "gassform".
(Jeg regner med at de fleste følger meg så langt?)
La oss mer konkret se på kullsyregass. Under økt trykk, reduseres volum og den går over i "flytende form". Øker vi trykket ytterligere, går kullsyren over i "fast form" – også kalt "tørris". Og vi vet at tørris er betydelig kaldere enn hva kullsyren er i gassform.
Noe av det samme kan vi observere med nitrogen. I gassform ganske enormt volum, men under trykk og i "flytende form" kan det komprimeres til en "halvliter" som dessuten er forferdelig kald. Dypper man en gummislange noen sekunder i flytende nitrogen kan den splintres med en hammer omtrent som det skulle være en takstein e.l.
La oss så tenke oss at vi har en liten hul stål-kule som rommer nøyaktig 1 dl. flytende nitrogen. Når kulen er fylt, skrur vi inn en gjenget stål-propp på 2 cm tykkelse og skrur så tett til at nitrogenet teoretisk sett ikke kan unnslippe.
Ved at nitrogenet ikke tillates å ekspandere til "gassform" så vil det måtte forbli i "flytende form". Og flytende nitrogen holder minus 282 grader Celsius.
Kulden vil forplante seg gjennom stålveggen og avkjøle den luften som kommer i berøring med kulen. Og kulen ligger nå i en hardplast-boks med store huller (for luftsirkulasjon) i mitt nye vedlikeholdsfrie kjøleskap, eller . . . .
25 kommentarer In " FOR DE SOM LIKER TEKNISKE UTFORDRINGER . . . "
RSS-strøm med kommentarer til dette innlegget. Tilbakesporings-URL
november 19th 2005 at 22:35
Den lave temperaturen forårsaket av kryogene gasser som flytende CO2 og N2, er årsaken til deres unike egenskaper og kjøleevne.
Bruksområder for utstyr der kryogene gasser benyttes til nedkjølingen er ubegrenset. Det finnes et stort utvalg av utstyr, og der det mangler kan det prosjekteres utifra behov.
Fordeler som denne type nedkjøling gir sammenlignet med konvensjonell kjøling er:
Redusert svinn
Smak og tekstur bevares bedre
Fleksibelt
Krever lave investeringer
Utstyret er enkelt å drifte
Enkelt å plassere
Nitrogen er en smakløs, luktfri, fargeløs, ikke giftig og ikke brennbar gass. 78 % av den luften som omgir oss er nitrogen.
Nitrogen, N2, er flytende ved –196oC (kokepunkt) ved atmosfæretrykk (1,013 bar), og blir ofte benyttet som en inert gass, da den vanskelig reagerer med andre stoffer under normale betingelser.
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 20th 2005 at 11:59
# 1 – Lin Jenny
Se der, du underviser øyensynlig i fysikk / kjemi. Gøy! Så hvordan kan det ha seg at min teori ikke fungerer i praksis? (For det gjør den nok ikke) Som du påpeker,- sålenge nitrogen holdes i “flytende tilstand” så holder det – 196 grader Celsius.
Og hvis jeg forhindrer at det kan gå over i gassform, dvs. forbli flytende, så vil jeg vel også ha en permanent tilstand med – 196 grader?
Og metall transporterer kulde? So ???
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 20th 2005 at 12:16
Heia Argus, nei jeg underviser i Matematikk, og har egentlig ikke peil på Nitrogen, bare gamle kunnskaper som ramler frem av og til… Hadde håpet feilen lå i resonementet mitt, men hvis jeg nå resonnerer videre, så er som sagt N2 flytende ved -196oC, og metall transporterer kulde. Du har et kjøleskap med Nitrogen som holder konstanttemperatur på minus 282oC hmmm, For det første vil nitrogenet være avkjølt slik at det ikke lenger vil være flytende under atmosfærisk trykk, for det andre så vil vel kjøleskapet ditt være blitt et fryseskap??? Eller??? Det er tett før jeg må google problemstillignen!
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 20th 2005 at 13:05
Dersom kulden forplanter seg gjennom stålveggen og avkjøler den luften som kommer i berøring med kulen, vil jo varmen utenfor kulen ha en effekt på temperaturen inne i kulen, det kan jo ikke bare virke en vei. Altså vil temperaturen inne i kulen øke og nitrogene vil skifte “form”.
Du skriver:
“Ved at nitrogenet ikke tillates å ekspandere til “gassform” så vil det måtte forbli i “flytende form”. Og flytende nitrogen holder minus 282 grader Celsius.”
Det vil nok ekspandere,det er akkurat som når du putter f.eks en lukket brusflaske i fryseren, vannet vil skifte “form” og bli til is og flasken sprekker. Det er nok ingen materialer som er sterke nok til å kunne hindre at nitrogenet ekspanderer.
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 20th 2005 at 14:21
4 – Mokka
OK,- interessant synspunkt. Det er en realistisk tanke at stålkulen også vil kunne transportere rom-temperatur den andre veien, men – først vil den jo ha nedkjølt det lukkede rom (kjøleskapet) og den luften som i så fall burde varme opp stålkulen holder rundt null grader. Ergo liten eller ingen oppvarming.
Nå kan du selvsagt hevdet at luften i kjøleskapet relativt sett er mye varmere enn innholdet i kulen og at det derfor vil foregå en utjevning uansett.
Når jeg sier “stålkule” så er det egentlig et teoretisk begrep. Jeg ønsker meg en beholder som motstår “uendelig trykk” (jfr. bathyscape o.a.), men er selvsagt klar over at selv om en kule er optimal for å motstå trykk utenfra så er den ikke optimal for trykk innenfra.
Så har vi oppfunnet en “mini-bombe” ???
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 20th 2005 at 14:27
# 3 – Lin Jenny
Hi, LinJenny,
Lot meg forlede av det faktum at du tilsynelatende var godt kjent med kjemiske formler etc.
Min “ståkule” er ment som et “teoretisk begrep”, en fysisk form som forhindrer det flytende nitrogen i å ekspandere inn i “gassform”. Derved må det etter mitt syn forbli flytende? Og, som du sier, flytende nitrogen er kaldt! Veldig kaldt!!!
Hva angår den endelige temperatur i mitt avlukkede skap så vil den jo avhenge av kulens overflate? Jo mindre flate, jo mindre kuldeoverføring. PÅ samme måte vil hardplastboksens huller medvirke. Plast transporterer jo ikke kulde på samme måte som metall. Og til sist – man vil kunne ha en form for luftspjeld i skapet som gradvis kan slippe ut overkjølt luft.
Nå er det jo slik at denne type skap ikke eksisterer! Så er det fordi min teori er gal (høyst sannsynlig) eller fordi kjøleskapindustrien ville gå konkurs?
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 20th 2005 at 15:16
Kulen vil bli varmere av ytre påvirkninger så lenge det ikke er et vakuum rundt kula, for vakuum transporterer ikke varmekulde. Samme effekt som en termos. Så det vil bli varmere i kula å trykket vil stige til kula gir etter. Eneste måten å stoppe dette på er ekstern kjøling av kula.
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 20th 2005 at 15:18
Ahaaa så det var der finurligheten lå… lur du! Skal holde meg til mine tallteorier tror jeg! Fysikk og Kjemi er et utrolig intressant tema, og nå har du gjort det: Ser frem til flere lærerike gåter. Kopierer denne for artigheter på jobb hvis jeg får!
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 20th 2005 at 15:28
# 7 -Lin-Jenny
Så gjerne! Jeg burde vel kanskje gjøre deg oppmerksom på at jeg IKKE vet svaret! En ingenør fortalte meg i tekniske ord og vendinger en gang hvorfor jeg tok feil, men jeg må innrømme at min itelligens på området ikke helt strakk til . . .
Så hvis noen greier å forklare dette på “folkelig vis” så regner jeg med at også andre kan synes dette er litt interessant?
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 20th 2005 at 15:49
Jah… skal forsøke å se om noen av naturfaglærerne har ei god forklaring. Eller kanskje en brilijant Elev? Kommer tilbake.
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 20th 2005 at 15:49
gå inn på answers.com, der kan du få svar på det meste.
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 20th 2005 at 15:50
# 7 – Annonym
Av din forklarig følger at stålkulen på et eller annet tidspunkt vil eksplodere? Har vi da funnet det ultimate våpen for terrorister?
En stålkule som vil eksplodere med stor kraft på et eller annet udefinert tidspunkt mens terroristen er over alle haugene?
Din sammenligning med termos holder for så vidt ikke helt for det er jo nettopp prinsippet med at vakum ikke leder temperaturer som gjør at vi har noe som heter “termos”? (Og de eksploderer jo heller ikke)
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 20th 2005 at 15:54
Ja det var jo det jeg sa, “Kulen vil bli varmere av ytre påvirkninger så lenge det IKKE er et vakuum rundt kula”
For hadde det vert et vakuum så ville ikke kula blitt påvirket av ytre påvirkninger.
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 20th 2005 at 16:03
# 13 – Anonym
Det du sier er at det flytende nitrogenet vil øke i temperatur uten at det kan ekspandere?
At vi over tid får en stålkule som inneholder flytende nitrogen med temperatur = romtemparatur? Eller eksplosjon?
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 20th 2005 at 16:17
Det flytende nitrogenet vil ha økende temperatur, å trykket vil øke. Det vil skje så lenge du ikke har en form for kjøling eller vakuum. Så trykket vil stige etterhvert, til kula eksploderer eller har romtemperatur og en god del trykk. Det er derfor du ikke kan ha nitrogen, acetylen, oksygen etc. ute i sola.
Temperaturen vil gjøre at trykket øker.
Det flytende nitrogenet vil etterhvert som temperaturen øker kondensere å bli gass. Hadde vi hatt en mulighet for å “stoppe” trykkøkning ville vi ikke trengt sikkerhetsventiler for å hindre at rør, tanker og annet utstyr ikke sprenger eller ødelegges på anlegg under trykk. F.eks offshore, dampanlegg etc.
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 20th 2005 at 16:22
Hei! Interessant lesing dette her, men føler jeg må komme med en “irettesettelse” til dere. Dere nevner flere ganger -282 grader Celsius, dette er en temperatur som strengt tatt ikke eksisterer. Det absolutte nullpunkt (Altså 0 grader Kelvin) er -273.15 grader Celsius, lavere temperatur enn dette finnes ikke. I tillegg: 0 grader Kelvin er (hvis jeg husker riktig fra fysikktimene) heller egentlig ikke mulig i praksis. Vet at dette er litt på siden av det dere egentlig diskuterer, men følte at det måtte ut
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 20th 2005 at 16:33
# 16 – Runart,
Velkommen, Runart.
Hva er det man sier i det offisielle liv?
“I stand corrected” ?!
Jeg ber om unnskyldning for evt. unøyaktigheter hva angår temperaturer, formler etc. Det er tross alt godt over 50 år siden jeg fikk min eksamen og hukommelsen er ikke helt hva den engang var. Det tekniske problem gjenstår.
( Les – 280 gr C = “fryktelig kaldt” )
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 20th 2005 at 16:44
Takker for det ARGUS37. Hva den egentlige problemstillingen angår har jeg dessverre ikke noen fornuftige teorier å komme med.
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 20th 2005 at 16:46
# 18 – Runart
Det er godt å vite at løsningen ikke er åpenbar og at det faktisk er flere som lurer litt . . .
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 25th 2005 at 02:12
Hvis du lurer på noe ang. fysikk,matte el.l,
kan det være du finner mange svar på denne siden:
Ask a Scientist:
http://www.newton.dep...
Her kan man godt spørre hvis det er noe man lurer på, de er flinke til å svare
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 25th 2005 at 10:36
# 15 -
Men slike ståltanker med gass står jo ute i sola på hver eneste byggeplass jeg går forbi?
Slendrian? Eksplosjonsrisiko?
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
november 25th 2005 at 10:53
# 20 – Apehjerne
Jeg har lett og lett, men finner ingen ting som løser mitt lille problem. Det ser for meg ut som URL er sperret for nye spørsmål inntil videre pga ekstrem pågang.
Takk for link, forresten. Et interessant sted å være og som kan utvide horisonten i mange retninger!
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
januar 9th 2007 at 20:41
Hvor stort trykk skal til for at nitrogen holder seg flytende ved 0 grader C. Det er vel det som er spørsmålet her?
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
januar 9th 2007 at 21:40
# 23 Ernie
Ja, det er antagelig hva det er snakk om. Hiusker fra et beøk på et laboratorium i min meget unge ungdom. Der hadde men flytende nitrogen åpent i en eller annen beholder (uten lokk) og de besøkende kunne stikke en gummislange ned i potta og sekundet eterrpå hamre den i biter omtrent som en takstein (bare for å illustrere kulden)
Selvsagt var det hele tiden en viss fordampning, men om det nå ble lagt lokk på?
Det ville selvsagt blitt presset opp når trykket ble stort nok? Så hva med en tykk stålkule og med et nitrogenvolum som rett og slett ikke hadde nok eksplosiv kraft i seg til å ødelegge kulen? men flytende nitrogen ville vel fortsatt være kald?
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende
januar 12th 2011 at 20:34
Kulen og nitrogenet vil til slutt få samme temperatur som omgivelsene. I begynnelsen vil nok kulen bidra til å senke temperaturen i kjøleskapet, men kjølekapasiteten til 1 dl flytende nitrogen er ikke voldsomt stor.
Når temperaturen har stabilisert seg vil dermed trykket ha økt inne i kulen men nitrogenet vil fortsatt (i all hovedsak) være å finne i flytende form.
Nitrogen går over til flytende form ved -196 grader i normal atmosfære. Under trykk kan du derimot ha flytende nitrogen som holder alle mulighe temperaturer.
Faktisk så er det slik luft vanligvis gjøres flytende; komprimering av gass som så nedkjøles med vanlig luft for så å la den ekspandere igjen. Denne ekspansjonen tar energi fra den komprimerte gassen og selv om noe av gassen vil forbli i gassform, vil andre deler gå over i flytende. (Dette er veldig forenklet)
Takk. Den der har jeg ventet på i mange år!
Tips oss hvis denne kommentaren er upassende