Kysymys insinööreille nesteiden fysiikasta.

[Svc]

Tulipa vastaan fysiikan alue, joka on aina kouluissa ohitettu maininnalla "nesteet ovat kokoonpuristumattomia". Näinhän asia on käytännön elämässä, mutta kyllähän nestekin puristuu, kun painetta on tarpeeksi. Pikaisella netin selaamisella en kuitenkaan löytänyt aiheesta sen tarkempaa.

Ja se kysymys. Päteekö nesteiden tilavuusmuutoksille samat laskukaavat, kuin kaasuillekin?

[Petter]

Ei päde.

[Svc]

OK. Näin epäilinkin. Osaisitko valottaa asiaa vähän enemmän?

[Toivotoivoton]

jos en aivan väärin muista ni esim vesi jonkun laskelman mukaan painuu kasaan 10bar:in paineessa noin 0,05%, eli aika vähän.




(Pilkun viilausta..)

[AnttiH9-3]

Käytännössä lämpötila vaikuttaa jonkin verran tiheyteen (ja kuten veden tapauksessa tiedämme ei välttämättä lineaarisesti), mutta paine ei juuri lainkaan. On noille kuitenkin tieteen haara olemassa; tässä on lisävinkkiä tiedon hakuun, jos on oikein tarvis laskeskella:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1 ... 0/abstract

[core2]

jos en aivan väärin muista ni esim vesi jonkun laskelman mukaan painuu kasaan 10bar:in paineessa noin 0,05%, eli aika vähän.

(Pilkun viilausta..)

Tässä viilausta, vettä ei voi komprimeerata/pakata kasaan ellei se vesiastia anna periksi siis laajene tämän vesipaineen alla.

[Minuteman]

Kyllä vaan tietyissä rajoissa voi, juuri tätä ilmiötä käytetään hyväksi mm. vesileikkauslaitteistoissa.

[core2]

Kyllä vaan tietyissä rajoissa voi, juuri tätä ilmiötä käytetään hyväksi mm. vesileikkauslaitteistoissa.

Veden Tiheys (kg/m3) on 1000. Ja samalla lailla kuin öljyt ja monet muut nesteet voidaan altistaa suurien paineiden alaiseksi juuri sen takia, että ne eivät anna periksi, se on tämä kovan paineen alainen vesisuihku jota käytetään monessa eri muodossa leikkaukseen, teräksen, betonin, asfaltin ja monen muunkin aineen yhteydessä. Tässä meidän lähikunnassa leikataan jopa paperia kovalla vesipaineella micro suuttimilla. Mutta kuten painepesureissa niin tässä teräksen leikkaus koneessakin paineen aiheuttavat korkeapainepumput.

[Minuteman]

Toistan; tietyissä rajoissa voi. Vaatii arkijärjelle mielettömiä paineita, luokkaa kymmeniä tuhansia Bar. mutta voidaan sanoa että voi.

Näppäilepä Googleen "Fluid compression" tai "Compression of fluids" niin jo löytyy.

[core2]

Periaatteessa kaikkea voidaan komprimeerata eli pakata, mutta esimerkiksi veden pakkaus on minimaalista jos densiteetti eli tiheys on sama koko sen vesimäärän tilavuudessa.
Esimerkiksi voidaan ottaa oceani pohjalla oleva vesi on pakattua ylempien vesikerroksien paineesta, joten pohjalla olevan veden densiteetti on korkeampi kuin pinta veden. Voin sanoa, että veden komprimeeraus on niin minimaalista, mutta silti voidaan sanoa, että se käy.

[Minuteman]

mutta silti voidaan sanoa, että se käy.

Tätähän minäkin.

Tässä lainaus Tiedefoorumilta, en tiedä kaavan oikeellisuutta mutta ei sitä ole kukaan kiistänytkään:

"Veden kokoonpuristuvuus (suhteellinen tilavuuden muutos paineen muuttuessa) on suuruudeltaan 0,46 (GPa)^(-1), kun veden lämpötila on +25 astetta. Näin jos paine muuttuu 400 MPa eli 0,4 GPa, niin veden suhteellinen tilavuus muuttuu 0,4*0,46 = 0,18 eli 18 prosenttia."

[core2]

Vilkaisin vähän 1,8% oli yhden experimentin tulos.
Liitän sen mukaan:

A common statement is that water is an incompressible fluid. This is not strictly true, as indicated by its finite bulk modulus, but the amount of compression is very small. At the bottom of the Pacific Ocean at a depth of about 4000 meters, the pressure is about 4 x 107 N/m2. Even under this enormous pressure, the fractional volume compression is only about 1.8% and that for steel would be only about 0.025%. So it is fair to say that water is nearly incompressible. Reference: Halliday, Resnick, Walker, 5th Ed. Extended.

Osoite josta löytyy lisää tästä.
Täälläkin seisoo näin (water is nearly incompressible) mutta olen samaa mieltä kanssasi ei mahdotonta.

[Svc]

Aloin tuumailla asiaa common-rail dieselien kannalta. Dieselöljyn puristuvuuskerroin on lähteistä riippuen kai jossain 1,3-1,6 GPa:n kieppeillä, eli esim. PSA:n DW10-sarjan moottoreissa käytettävä 1350 bar paine riittää käsittääkseni puristamaan polttoainetta kasaan jo 8-10%. (Menikö oikein?) Uusimpien common-rail systeemien paine on jopa 3500 bar.

Kiinnostaisi tietää, paljonko tuo puristaminen kuumentaa polttoainetta. Ilmeisesti aika paljon, koska paluulinjassa on polttoaineen jäähdytin. Jossain dokkarissa mainittiin, että polttoaine olisi jakotukissa/paineenvaraajassa jopa yli sata-asteista. Puristus vaikuttaa luonnolisesti myös tiheyteen ja viskositeettiin. Näiden muuttumista olisi kiva tutkia.

Pitää vielä hakea noita laskukaavoja ja keksiä ne oikeat. Ala tuntuu olevan aika laaja. Hakusanoihin vielä "fluid bulk modulus".

[Minuteman]

Tuolla on Lontoon- ja laskutaitoisille yhtälöitä nesteiden kokoonpuristuvuuksista: http://docs.google.com/viewer?a=v&q=cac ... CA-u6Px_2A

Näkyvät vain tuolla Googlen pikasilmäimellä, varsinaisten Pdf:ien saanti vaatii kirjautumista tai maksua.

[Svc]

EDIT: virheellinen oletus ja laskelma.