Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning 16 frågor/svar hittade Universum-Solen-Planeterna [20564] Ursprunglig fråga: Svar: I solens centrum är temperaturen c:a 15 miljoner K. Det är här solen producerar sin energi genom kärnreaktioner, se fråga 12547 . Energin transporteras sedan med strålning (inre delarna) och konvektion. (yttre delarna). Transporten med strålning är emellertid en mycket långsam process eftersom fotonerna hela tiden kolliderar med joner och försvinner i en slumpmässig riktning - nästan lika sannolikt inåt som utåt. Man väntar sig att temperaturen i solen skall minska när man går längre ut från energikällan i centrum. Detta är helt analogt med att en järnstång med ena ändan i en eld är varmare nära elden. Det är värmeledningsförmågan som bestämmer hur varm den andra ändan är. Hög värmeledningsförmåga medför att även den icke uppvärmda ändan blir varm. Fotosfären är solytan vi ser när vi observerar solen i synligt ljus. Innanför fotosfären är solen inte transparent (ogenomskinlig, hög opacitet) för ljus.
Kromosfären - är så tunn att den är transparent. En utsänd foton har alltså en hygglig chans att ta sig ut. Detta gör att kylningen blir mer effektiv, så temperaturen blir lägre än vid fotosfären. Kromosfären är det kallaste lagret hos solen. Lägsta temperaturen, c:a 4100 K, är c:a 500 km ovanför fotosfären. Kromosfären är det tunna rödaktiga lagret utanför månskivan i bilden nedan av en solförmörkelse. Koronan är mycket tunn, endast synlig vid totala solförmörkelser. Temperaturen är ett par miljoner K. Koronans höga temperatur är fortfarande något av ett mysterium. Den kan inte värmas upp direkt genom strålning eftersom det skulle strida mot temodynamikens andra huvudsats att värme kan inte spontant transporteras från en kallare till en varmare kropp, se fråga 15733 ). Det måste vara något annat som värmer koronan, t.ex. ljudvågor eller magnetfält, se Corona#Coronal_heating_problem . Denna "accelerator" skulle alltså, analogt med en värmepump, värma upp koronan och orsaka solvinden som vi på jorden kan observera som norrsken, se fråga 19745 . Mellan kromosfären och koronan finns ett tunt övergångsskikt där temperaturen ökar med höjden. Se vidare länk 1, 2 och Sun#Structure . Nyckelord: solen [5]; solens energiproduktion [9]; solförmörkelse [3]; termodynamik [17]; 1 http://www.astronomy.ohio-state.edu/~ryden/ast162_1/notes3.html Värme [20282] Svar: Nyckelord: termodynamik [17]; Energi [20240] Svar: Nollte är knappast relevant för universum. Separata universa kan knappast stå i termodynamisk jämvikt. Tredje blir ganska konstig tillämpad på universum. Temperaturen går ju mot noll, vilket ger ett minimum av entropin trots att den ökar enligt andra. Har kanske med expansionen att göra? Big bang med inflation och accelererande expansion är något som det råder stor enighet om. Nyckelord: termodynamik [17]; Värme [19554] Ursprunglig fråga: Svar: Värmefaktorn (COP, Coefficient Of Performance) för en värmepump ges för en ideal process (Carnot) av COP(värmepump) = TH/(TH-TC) Om man sedan vill använda värmen från den varma reservoaren för en motor (värmemotor) som kan driva oceanångaren så är verkningsgraden h = (TH-TC)/TH (se fråga 15817 ) Om vi nu seriekopplar värmepumpen och motorn får vi den totala verkningsgraden COP*h = 1. Detta betyder att vi får ut precis den effekt vi puttar in. Observera att vi hela tiden talar om ideala processer utan förluster. I verkligheten vore ovanstående framdrivningsmetod vara mycket olönsam. Se fråga 15733 för mer om termodynamikens huvudsatser och evighetsmaskiner. Länk 1 innehåller en ganska enkel framställning om termodynamikens andra huvudsats: 1. It is impossible for heat to move spontaneously from a cold body to a hot body with no other result. 2. It is impossible to convert heat quantitatively into work with no other result. The latter statement is sometimes phrased: "It is impossible to make a perpetual motion machine of the second kind."
(A perpetual motion machine of the second kind is a machine that converts heat into work without doing anything else. Imagine an ocean liner that scoops up liquid water out of the ocean, pulls the heat out of the water and uses it to power the ship, and dumps the left-over ice cubes out the back of the ship.) Note that a perpetual motion machine of the second kind would not violate the first law. Energy would be conserved because any heat extracted would be converted into work. The second law is why automobiles have radiators. Someone might ask why we throw away all that energy that dissipates from the radiator. Why not capture the energy and use it do decrease our gas mileage? The answer is that if you don't dissipate the heat the engine burns up, as you would quickly find out if you bypassed the radiator with a hose or if you drained the coolant from the radiator. Termodynamik är läran om energi, dess omvandling mellan olika former och särskilt samspelet mellan värme och arbete. Den klassiska termodynamiken studerar kopplingen mellan makroskopiska egenskaper som temperatur, volym och tryck hos system samt hur dessa påverkas och förändras genom termodynamiska processer. (Termodynamik ) Länk 2 innehåller övningar/svar i termodynamik. Nyckelord: värmepump/kylskåp [8]; termodynamik [17]; evighetsmaskin [14]; verkningsgrad [26]; 1 http://www.chem.arizona.edu/~salzmanr/480a/480ants/2ndlaw1/2ndlaw1.html Värme [18939] Svar: Isoterm process är en termodynamisk process som förlöper vid konstant temperatur. I gaslagen pV = nRT är allt utom p och n konstant. För en snabb process utan värmeöverföring med omgivningen (adiabatisk) ändrar sig tre av variablerna: p, V och T. Gaslagen räcker inte till för att lösa problemet, utan man måste även använda sambandet som gäller för adiabatiska processer (se Adiabatic_process , länk 1 och nedanstående figur). Adiabatisk process är en termodynamisk process där ingen värme tillförs eller bortförs från en fluid. För en adiabatisk process gäller sambandet pV g = konstant där g är 7/5=1.4 för luft. Med hjälp av gaslagen pV = nRT kan man härleda övriga varianter av adiabat ekvationen (Adiabatic_process#Ideal_gas_(reversible_process) ):
TV (g-1) = konstant och p (1-g) T g = konstant
Tillämpar vi den senare vid begynnelsetemperaturen 293 K (20oC) får vi 1 -0.4 2931.4 = 2 -0.4 T 1.4 2 0.4 2931.4 = T 1.4 1.32*2842 = T 1.4 T = (1.32*2842)1/1.4 = 357 K vilket är 357-273 = 84oC. Vid en adiabatisk kompression ökar alltså temperaturen och vid expansion minskar temperaturen. Termodynamiskt kan man förstå detta som att vid expansion utför gasen ett arbete på kolven. Energin tas från värmeinnehållet i gasen, varför gasen kyls. Mikroskopiskt (på molekylnivå) kan man se det så att gasmolekylerna förlorar energi (hastighet) när de kolliderar med den bortflyende kolven medan de vinner energi när de kolliderar med en kolv som rör sig mot dem. Nyckelord: gaslagen, allmänna [24]; termodynamik [17]; 1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/adiab.html Värme [18487] Ursprunglig fråga: Svar: En värmepump är en teknisk anordning som överför värme från en kall till en varm plats (Värmepump ). Enligt termodynamikens andra huvudsats, se fråga 15733 , kan värme bara gå från varmt till kallt. Man kan emellertid komma ifrån detta om man på ett fiffigt sätt utför ett arbete. Detta är vad ett kylskåp gör: med hjälp av energi från en elektrisk motor "pumpas" värme från en kall reservoir (kyl/frys utrymmet) till en varm reservoir (luften bakom kylskåpet). En värmepump är konstruerad precis som ett kylskåp, enda skillnaden är att det är den varma reservoiren som är den intressanta. Ditt förslag är alltså att använda hinkar med vatten som din kalla reservoir. I normala fall använder en värmepump t.ex. uteluften eller marken i trädgården som kall reservoir. Vi kan för att definiera storheter rita en schematisk figur på processen, se nedan. Vi har en kall reservoir (blå), en varm reservoir (röd) och en motor som utför arbete. Q är värmemängder och W är den till motorn tillförda (elektriska) energin. Den optimala processen är vad som kallas Carnot-processen, så vi antar vi har en förlusfri sådan. Värmefaktorn (COP, Coefficient Of Performance) för en värmepump definieras som COP(värmepump) = (det vi vill ha)/kostnaden = QH/W På analogt sätt kan vi definiera kylfaktorn för en kylmaskin COP(kylmaskin) = (det vi vill ha)/kostnaden = QC/W Men totala energin bevaras så QH = QC + W dvs COP(värmepump) = QH/(QH-QC) För Carnot-processen gäller (Coefficient_of_performance ) att entropin dQ/T är konstant varav följer QC/TC = QH/TH dvs COP(värmepump) = TH/(TH-TC) Låt oss för enkelhets skull anta vi utgår från nollgradigt vatten och att den varma reservoiren är 50o. Vi får då värmefaktorn COP(värmepump) = (50+273)/(50) = 6.46 Smältvärmet för vatten är (fråga 14203 ) 333 kJ/kg. Låt oss räkna på 1 kg (=1 liter) vatten: QC = 333 kJ COP = 6.46 = QH/(QH-333) 6.46 QH -333*6.46 = QH QH = 394 kJ W = QH - QC = 61 kJ Så med en insats på 61 kJ (elmotorn) får vi ut 394 kJ! Det låter som trolleri, men är faktiskt sant. Låt oss kontrollera den totala entropin i varma och kalla reservoirerna S = QH/TH + (-QC)/TC S = 394/(50+273) - 333/273 = 0.00 vilket är som det skall vara för en Carnot-process. Nu kan vi räkna ut om din idé är realistisk. Låt oss anta du behöver 5 kW 50 gradigt vatten för uppvämning. 1 kg vatten räcker då 394[kJ]/5[kJ/s] = 78.8 s Du behöver alltså ställa in en tiolitershink med vatten ungefär var tionde minut! Och det är med en ideal process, en verklig process skulle ha betydligt mindre COP, i bästa fall 30-50% av den ideala. Nyckelord: värmepump/kylskåp [8]; termodynamik [17]; verkningsgrad [26]; Ljud-Ljus-Vågor [17997] Om jag förstår saken rätt kan den inte bli varmare än solens yta eftersom termodynamikens andra lag säger att värme spontant inte kan gå från en kallare kropp till en varmare. Är detta en korrekt tolkning termodynamikens andra lag? Svar: Nyckelord: termodynamik [17]; Värme [16650] Ursprunglig fråga: 1. Vilken värmekapacitivitet/Cp har is? 2. Fungerar detta?: En liter flytande vattens värmeenergi, 0 grader celsius: Värmeenergi i J=1kg*273ΔT*is värmekapacitivitet Jag räknade inte med energin som krävs för att isen ska smälta, eftersom den inte bidrar till värmeenergin(?). Om denna "formel" inte fungerar, hur räknar man då ut ett föremåls värmeenergi? Svar: 1 Den specifika värmekapaciteten för is är 2.1 kJ/kg.K. Det frigörs alltså 2.1 kJ när man sänker temperaturen en grad hos 1 kg is. 2 Nej, det är inte meningsfullt. Även om det i princip enligt termodynamikens första huvudsats (energins bevarande) finns energi att hämta ur is om man kyler ner det till absoluta nollpunkten så saknar det mening pga termodynamikens andra huvudsats: värme går från en varmare kropp till en kallare. När det gäller möjligheten att ge energi är alltså temperaturen viktig: ju högre temperatur desto högre energipotential. En kropps värmeenenergi är alltså inget som är direkt givet, utan det beror på processen med vilken man extraherar energin. Att få energi genom att kyla is låter inte särskilt lovande. Tänk t.ex. på att det faktiskt kostar energi att frysa köttbullarna som blev över trots att du tar ut värmeenergi från dem. (Värmeenergin går till uppvärmning av huset.) Låt oss ta ett exempel. Det extrema energiinnehållet är om man har en bit materia med massan 1 kg. Om man har tillgång till 1 kg antimateria (som i Dan Browns bok Änglar och demoner) skulle man kunna frigöra 2*mc2 = 2*c2 = 2*(3*108)2 = 18 1016 J Detta motsvarar den energi som ett kärnkraftverk med effekten 1000 MW utvecklar under 6 år. Enda problemet är att det kostar mångdubbelt denna energi att producera ett kg antimateria . Se vidare Thermodynamics och Termodynamik . Nyckelord: termodynamik [17]; antimateria [16]; Kraft-Rörelse [15733] Tänk dig en pinne som sticker up en liten bit från marken som kan rotera. (pinnen sitter då fast i någon sorts bas för stabilitet) På denna pinnen sticker det ut en magnet laddad S (d.v.s. inte laddad nord) En stavmagnet kan ju ha nord och sydpoler. Runt den här magneten placeras 4st magneter laddade N. Varje magnet är placerade med 90 graders vinkel från varandra. D.v.s. 4st N magneter runt S magneten. Som ni vet attraheras Nord av Syd och vice versa.
Så idén är att ha hyfsat starka magneter så att om jag skulle ha 1st Nord magnet och jag har S magneten ett kvarts varv bort så ska den attraheras till N magneten. Men hur är detta en evighetsmaskin? Jo ja hade tänkt att på den här roterande pinnen med magneten i mitten också fästa ett ämne som neutraliserar magnetfält. Detta ämne sitter fast på samma pinne som magneten och roterar då med den. Detta ämne skulle vara cirkel format och ha tillräcklig stor bredd för att påverkan av N magneten utanför ämnet inte ska påverka S magneten så att den fortsätter mot nästa magnet. Har här försökt att illustrera hur jag tänkt. Den ska självklart vara helt cirkelformad och inte oval som bilden.
Det som jag försöker visa är att detta ämne som blockerar magnetfältet mellan S och N (se höger sida av bilden) finns en bit framför S.Det är en öppning för att när pinnen snurrar så vill jag att den ska attraheras av nästa magnet och sen nästa D.v.s. hålla uppe farten. Om jag inte hade detta ämne så skulle den stanna vid första magnet.
N
-----
/ \ !
/ \ !
N ! O------S ! N
! / /
\ / /
!---------------/
N Så min fråga är. Varför funkar inte detta? Eftersom jag vet att det strider mot energilagarna.
Frågade min fysiklärare och han trodde att det kunde ha något med virvel strömmar mellan det blockerande ämnet och N magneterna. Hoppas ni förstod hur jag menade. Svar: En evighetsmaskin av andra ordningen bryter mot termodynamikens andra huvudsats som kan formuleras på olika sätt: Första och andra huvudsatsen har uttryckts elegant och generellt: Nothing disappears, and Everything spreads (Ingenting försvinner, och allting sprids). Entropi (makroskopisk definition) är en till värme kopplad termodynamisk tillståndsstorhet och är ett mått på hur mycket av värmeenergin som i en värmemotor ovillkorligen måste avges vid nedre temperaturen och således aldrig kan omvandlas till arbete, se Entropi . Entropiändringen dS ges av överförda värmen dQ och absoluta temperaturen T: dS = dQ/T Se vidare Laws_of_thermodynamics och Termodynamik . Jag förstår inte exakt hur din maskin är uppbyggd, men den måste vara en första ordningens evighetsmaskin. Detta eftersom det måste finnas friktion i den roterande pinnen. Eftersom energins bevarande är så central inom fysiken har man vad gäller patent (åtminstone i USA) på evighetsmaskiner ett starkare krav än normalt: man måste kunna visa upp en fungerande prototyp, se Perpetual_motion#Patents . Hittills har ingen lyckats. Observera att termodynamikens lagar är, liksom alla fysikaliska lagar, ingenting man kan härleda från "axiom" som i matemaiken. Alla fysikaliska lagar baseras på experiment och observationer. Energiprincipen (första huvudsatsen) uppfylls i alla experiment man utfört, och får anses mycket etablerad. Man har faktiskt vid några tillfällen föreslagit att man måste överge energiprincipen, t.ex. när man observerade ett kontinuerligt spektrum av elektroner vid beta-sönderfall. I detta fallet löstes problemet när man upptäckte att ytterligare en partikel var involverad vid beta-sönderfallet: neutrinen. Jag kan som sagt inte exakt säga vad som är svagheten i din konstruktion, men jag har ett par kommentarer: Nyckelord: evighetsmaskin [14]; termodynamik [17]; entropi [7]; Ljud-Ljus-Vågor [15556] Svar: Effekten man har t.ex. i en identifikationsparad är att det ena rummet är väl upplyst och det andra är mörkt. Sett från det ljusa rummet dominerar reflexerna från fönstret så det fungerar som en spegel. Sett från det mörka rummet finns mycket lite reflexer, så man ser in i det ljusa rummet. Addendum 16/1/08: Marcus var inte riktigt nöjd med svaret, här är ett sammandrag av hans synpunkter: Foliet ser uppenbarligen olika ut från olika håll: ena sidan är blank som en spegel medan den andra är mörkt matt. Detta förstärker uppenbarligen den avsedda effekten. Om man emellertid tittar genom foliet på t.ex. en lampa, så ser man tydligt att transmissionen är samma från båda hållen. Det måste vara så - om man kunde konstruera en perfekt "diod" för ljus skulle våra atomfysiker bli extatiska. I Wikipedia-artikeln Mirror#Two-way_versus_one-way_mirrors_and_windows står det: Med en envägsspegel skulle man alltså utan att tillföra energi få värme att gå från en kallare till en varmare kropp i strid med termodynamikens andra huvudsats. Det vi har är alltså ett halvgenomskinligt folie som är blankt på ena sidan och matt på den andra. Den blanka sidan ger maximalt störande reflexer (monteras alltså mot det man vill observera), medan reflexerna minimeras på den andra sidan för att inte störa observationen. Den matta sidan är antingen absorberande eller diffust spridande. Jag vet inte hur man tillverkar foliet. I mikroskop ser man bara mörkare områden bland de genomskinliga (folien belystes i transmission). Jag gissar man förångar en metall som får fastna på en plastfolie. Den fria ytan skulle sedan kanske göras matt genom t.ex. oxidation. Men detta är bara en gissning. Nyckelord: spegel [10]; genomskinlighet [18]; ljusreflektion [18]; #ljus [63]; termodynamik [17]; Värme [15358] Svar: Ett bra exempel på system som går mot ökad ordning är liv - atomerna i celler, träd, möss och människor är ju ganska välordnade. Detta är inte i strid med andra huvudsatsen eftersom allt liv kräver externt tillförd energi - solenergi för växter och kemisk energi (mat) för djur. Se vidare Thermodynamics och Termodynamik . Nyckelord: termodynamik [17]; Värme [12815] Ursprunglig fråga: Svar: Om man kunde zooma in på molekylerna skulle den enda rörelse man kunde iaktta vara en lätt "vibration" - all annan form av rörelse (som "translation", vilket innebär att atomerna flyttar runt eller byter plats med varandra, och "rotation" runt någon axel) har upphört eftersom det inte finns tillräckligt med energi tillgänglig. Att vibrationen inte upphör ens vid nollpunkten har sin grund i ett kvantmekaniskt samband (populärt kallat Heisenbergs "osäkerhetsrelation"), som säger att man inte kan samtidigt exakt bestämma både läge och hastighet för en partikel. Detta innebär att vattenmolekylen har kvar en viss (mycket liten) "nollpunktsenergi". Läs mer: Forskning kring hur olika material och atomer beter sig vid låga temperaturer är ett brett och mycket spännande forskningsfält, som omfattar allt från Bose-Einstein-kondensat till supraledning - slå upp dessa ord, och även kryoteknik, i t.ex. Nationalencyklopedin . Se också About Temperature och Temperature . Fundera på: Hur tror du att man bär sig åt för att kyla ner något till temperaturer nära den absoluta nollpunkten? Räcker det med att åka ut i rymden, kanske, eller måste man ta till "trick" i laboratoriet? Nyckelord: absoluta nollpunkten [9]; termodynamik [17]; Energi [12575] Ursprunglig fråga: Samma sak med batterier. Varför tar de "slut" om strömmen är ett kretslopp? Strömmen går ju från ena polen genom kretsen med lampan eller bandspelaren och sen tillbaka genom batteriets andra pol. Varför kan man inte bara vända på batteriet sen och använda det på nytt när ena polen blir tom på ström och den andra full? Men då skulle väl inte de som tillverkar batterierna tjäna pengar på det... Svar: Det som transporterar effekten (energi/tidsenhet) är elektrisk ström, se fråga 17955 . Om en användare tar ut effekt (t.ex. i ett värmeelement eller en elektrisk motor) så måste man tillföra effekt i kraftverket för att spänningen skall vidmakthållas. Föreställ dig el-ledningen som ett vattenledningsrör. Elverket är pumpen som behövs för att driva vattnet. Abonnenterna tar ut energi med små skovelhjul som drivs av vattnet. Men det kostar energi att driva skovelhjulen, och denna tas från vattnet som bromsas in. Så pumpen (elverket) måste hela tiden pumpa in energi för att hålla igång vattnet. En liten del av energin går åt för förluster - friktion för vattenledningen, elektriskt motstånd för el-ledningen. Om el-ledningen varit supraledande (inget motstånd) och ingen tar ut någon effekt, så är din teori korrekt. Men vad skall man med el-ledningen då till? Vad gäller batteriet så kan strömmen bara gå åt ena hållet av fysikaliska skäl (undantaget förstås när du laddar batteriet från en yttre energikälla). I ett batteri lagrar man alltså kemisk energi, som man kan ta ut i form av elektrisk energi. Observera att energiförbrukning är en ofysikalisk beteckning. Vad vi har att göra med hela tiden är omvandling mellan olika former av energi, t.ex. solens värme får vatten att avdunsta och samlas som moln, det regnar och vattenmagasinen fylls, vattenmagasinets potentiella energi blir till rörelseenergi, elektrisk energi som till sist blir till värmeenergi. Ett ständigt kretslopp alltså. Simplicio: Jamen, det var ju det jag sa. Det är ett kretslopp och elbolagen är bara ute för att lura pengar av oss... Salviati: Ja, det kan så tyckas, men jag har utelämnat en komplikation: Termodynamik . Termodynamikens andra huvudsats säger att: Det finns ingen process vars enda resultat är att värme från en enda värmekälla helt omvandlas till mekaniskt arbete. För att kunna utnyttja en värmekälla måste vi ha möjlighet till kylning. I alla kraftverk som baseras på värme (kärnkraftverk, oljeeldade kraftverk) måste vattnet kylas efter turbinen för att skapa undertrycket som driver turbinen. Vi har alltså hela tiden förluster i kretsloppsprocessen. Fotnot: Salviati är Galilei själv och Simplicio är en fiktiv anhängare av Aristoteles i Galileis bok Dialogue Concerning the Two Chief World Systems, 1632 . Nyckelord: energikällor [26]; termodynamik [17]; Energi [12205] Svar: Den fysikaliska lagen som förbjuder det roliga är termodynamikens första huvudsats:
Energi kan varken förintas eller nyskapas; den kan bara omvandlas mellan olika energiformer. Varför inte värmen helt kan omvandlas tillbaka till rörelseenergi är mer komplicerat - det får du lära dig när du börjar läsa fysik på universitetet.
Nyckelord: termodynamik [17]; Energi [11566] Svar: Nyckelord: termodynamik [17]; evighetsmaskin [14]; Värme [8019] I termodynamikens andra huvudsats står det att entropin hela tiden ökar,
om man inte gör något. Kan ni ge ett bra exempel på ett "vardagsfenomen" som bevisar riktigheten
i andra huvudsatsen? Exemplet skall helst kunna demonstreras rent praktiskt. Svar: Nyckelord: termodynamik [17]; entropi [7]; tid [10]; Frågelådan innehåller 7624 frågor med svar. ** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
|
Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar.