2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2  След.
 
 Неравновесный процесс испарения в (квази)замкнутой системе
Сообщение04.05.2014, 22:43 
Аватара пользователя


03/06/11
403
из пространства-времени неопределенной размерности
Предлагаю вниманию мой эксперимент по испарению жидкостей из капилляров, помещенных в закрытый сосуд с той же жидкостью.

Опыт 1.
В небольшой цилиндр наливали хлористый метилен, в который помещалась пробирка со стеклянными капиллярами. Уровень жидкости в цилиндре ниже верхнего края пробирки В пробирку также наливался хлористый метилен до края. Цилиндр закрывался притертой стеклянной пробкой, смазанной вазелином для того, чтобы хлористый метилен не испарялся из установки. Цилиндр находился при комнатной температуре вдали от солнечных лучей и источников тепла. Через несколько дней наблюдалось понижение уровня хлористого метилена в пробирке с капиллярами.
Изображение
Цилиндр наблюдали в течение 6 месяцев, в течение которых уровень жидкости в пробирке уменьшался, а в цилиндре соответственно увеличивался. Внизу приведен увеличенный снимок через 6 месяцев после начала опыта. Видно, что уровень жидкости в пробирке опустился за счет испарения значительно ниже уровня в цилиндре.
Изображение

Опыт 2.
Вместо капилляров использовался активированный уголь, который, как известно пронизан капиллярами. Его помещали в трубку, нижний конец трубки закрыт тампоном из ваты, верхний конец открыт. Трубку помещали в небольшой стакан и вместе с ним в банку. В сосуд наливали этиловый спирт. Этим же растворителем до края наполняли стакан с трубкой и активированным углем. Банку герметично закрывали и помещали вдали от солнечных лучей и источников тепла. На банке обозначено время начала опыта - 8.02.2014. Далее привожу снимки наблюдаемого со временем.
Изображение

Изображение

Изображение

Изображение

Изображение

За 2 месяца уровень спирта в стакане понизился до отметки 50 мл, после чего наступило равновесие.
Возникает вопрос о движущей силе процесса испарения против закона капиллярной конденсации Томпсона-Кельвина. Также, если уровень жидкости в сосуде с капиллярами становится со временем ниже, чем во внешнем сосуде, возможно извлекать на этой разности энергию. Макроскопически, зона капилляров должна быть чуть теплее, т. к. оттуда происходит более интенсивное испарение жидкости. Любые соображения, включающие распад частиц темной материи/влияния притяжения Луны, приветствуются.

 Профиль  
                  
 
 Re: Неравновесный процесс испарения в (квази)замкнутой системе
Сообщение04.05.2014, 22:57 
Заслуженный участник


27/04/09
28128
Насчёт первого опыта посмотрите на отношение площадей поверхностей жидкости и вообще геометрию установки. Второго, видимо, аналогично — геометрия.

-- Пн май 05, 2014 01:58:55 --

(Это мои догадки, которые могут быть не совсем верны или просто давать незначительный вклад в эффект.)

 Профиль  
                  
 
 Re: Неравновесный процесс испарения в (квази)замкнутой системе
Сообщение05.05.2014, 00:24 
Аватара пользователя


03/06/11
403
из пространства-времени неопределенной размерности
Как геометрия может влиять на испарение, можно подробнее? У активированного угля площадь поверхности конечно больше, но и процесс идет интенсивнее.

 Профиль  
                  
 
 Re: Неравновесный процесс испарения в (квази)замкнутой системе
Сообщение05.05.2014, 09:44 
Заслуженный участник


27/04/09
28128
zubik67 в сообщении #859230 писал(а):
Как геометрия может влиять на испарение, можно подробнее?
Она будет влиять не на испарение, а затруднять диффузию пара. При равных концентрациях пара у частицы пара из цилиндра будет не такая вероятность попасть внутрь пробирки, как у частицы пара из пробирки попасть в цилиндр. (Это мне, опять же, кажется — пока без расчётов. Надо бы проверить на какой-то простой схеме.)

 Профиль  
                  
 
 Re: Неравновесный процесс испарения в (квази)замкнутой системе
Сообщение05.05.2014, 23:07 
Аватара пользователя


03/06/11
403
из пространства-времени неопределенной размерности
Внимание! После последней проверки установки я обнаружил, что уровень растворителя опустился значительно ниже последней зафиксированной отметки - 50 мл. Напоминаю, что эксперимент начат 08.02.2014 г, т.е. пошло почти три месяца. Следующим шагом будет проверка эффекта в большем масштабе.

 Профиль  
                  
 
 Re: Неравновесный процесс испарения в (квази)замкнутой системе
Сообщение06.05.2014, 13:41 


27/05/12
721
zubik67 в сообщении #859596 писал(а):
Следующим шагом будет проверка эффекта в большем масштабе.

zubik67, не лень Вам? Вы капиллярные трубочки приподняли над поверхностью, тем самым использовав "работу" силы пов.натяжения снижающую давление насыщенного пара (над вогнутой поверхностью мениска) в капилляре и теперь капиллярная конденсация "уступает место" конденсации над "плоской" поверхностью жидкости внешней колбы, теплоту которой вполне способен отводить воздух, омывающий колбу снаружи. Так как сосуды у Вас не сообщаются, а давление пара в "замкнутой" системе колбочек требует выравнивания, то все закончится петлей гистерезиса - пов.адсорбция пара и капиллярная конденсация будет сменяться испарением из капилляра(равновесие), т.е. "чудо" перестанет появляться на каком-то определенном уровне жидкости во внутренней пробирке. Сожалею, но ВД опять не получился.... . :)

(Оффтоп)

С углем несколько сложнее ввиду разнообразия форм и размеров пор, присутствия воздуха в них и отсутствием течения жидкости для его вытеснения, но "бонус" (капиллярный гистерезис) Вы по-любаше получите при полном заполнении пор жидкостью.

 Профиль  
                  
 
 Re: Неравновесный процесс испарения в (квази)замкнутой системе
Сообщение06.05.2014, 18:40 
Аватара пользователя


03/06/11
403
из пространства-времени неопределенной размерности
Вы хоть сами понимаете, что пишете? Я нет. Извольте изъясняться яснее: как положение капилляров влияет на давление над вогнутым мениском, почему капиллярная конденсация вдруг уступает и возникает какой-то гистерезис. Пожалуйста. Я ищу не вечный двигатель, а источник тепла в капиллярах или рядом с ними.

 Профиль  
                  
 
 Re: Неравновесный процесс испарения в (квази)замкнутой системе
Сообщение06.05.2014, 22:00 


27/05/12
721
zubik67 в сообщении #859923 писал(а):
Вы хоть сами понимаете, что пишете? Я нет.

С кем не бывает? Спирт есть, эксперимент длительный, времени валом - подождем. :)

(Оффтоп)

Вот только одна "закавыка". Допустим: Есть сила тяжести, постоянная температура, плотность жидкости, смачивание, диаметр капилляра, краевой угол, кривизна поверхности, высота капиллярного поднятия, разность давлений, петля капиллярного гистерезиса зависящая от этой разности, капиллярная конденсация и испарение , но ни одного источника "... тепла в капиллярах или рядом с ними ...", в соответствие с Вашими-же "начальными условиями" эксперимента. Как это понимать? :)

 Профиль  
                  
 
 Re: Неравновесный процесс испарения в (квази)замкнутой системе
Сообщение07.05.2014, 12:28 
Аватара пользователя


03/06/11
403
из пространства-времени неопределенной размерности
parton aka в сообщении #859983 писал(а):
zubik67 в сообщении #859923 писал(а):
Вы хоть сами понимаете, что пишете? Я нет.

С кем не бывает? Спирт есть, эксперимент длительный, времени валом - подождем. :)
Вот только одна "закавыка". Допустим: Есть сила тяжести, постоянная температура, плотность жидкости, смачивание, диаметр капилляра, краевой угол, кривизна поверхности, высота капиллярного поднятия, разность давлений, петля капиллярного гистерезиса зависящая от этой разности, капиллярная конденсация и испарение , но ни одного источника "... тепла в капиллярах или рядом с ними ...", в соответствие с Вашими-же "начальными условиями" эксперимента. Как это понимать? :)

Как понимать? Да, при определенной разности уровней должно наступить равновесие, я на это указывал. Но кто мешает приделать кран между внутренним сосудом и внешним, периодически его открывать, затем снова закрывать и повторять цикл испарения. Впрочем, каждый может повторить, со своими любимыми растворителями. Я склоняюсь к тому, что в устройстве для совершения работы используются колебания температуры окружающего воздуха.

 Профиль  
                  
 
 Re: Неравновесный процесс испарения в (квази)замкнутой системе
Сообщение07.05.2014, 23:43 


01/04/08
2720
zubik67 в сообщении #860135 писал(а):
Я склоняюсь к тому, что в устройстве для совершения работы используются колебания температуры окружающего воздуха.

Именно так.

Капиллярный эффект понижения давления пара над мениском здесь можно не учитывать - он ничтожен при радиусах кривизны в диапазоне 1 - 0,1 мм и заметен только при микронных, и менее, радиусах.

При суточных колебаниях окружающей температуры, температура на оси (в центре) будет всегда немного выше, чем на периферии сосуда. Поэтому даже разница в один, или доли градуса, даст заметную разницу в давлении насыщенного пара, чтобы шел процесс переконденсации.

 Профиль  
                  
 
 Re: Неравновесный процесс испарения в (квази)замкнутой системе
Сообщение11.05.2014, 14:55 
Аватара пользователя


03/06/11
403
из пространства-времени неопределенной размерности
Это позволяет создать устройство для утилизации низкопотенциальной энергии окружающей среды.

 Профиль  
                  
 
 Re: Неравновесный процесс испарения в (квази)замкнутой системе
Сообщение12.05.2014, 19:19 


24/01/09
1090
Украина, Днепропетровск
Гуглить "давление пара над криволинейной поверхностью жидкости". У Савельева кажется есть.

 Профиль  
                  
 
 Re: Неравновесный процесс испарения в (квази)замкнутой системе
Сообщение13.05.2014, 16:31 


27/05/12
721
zubik67 в сообщении #860135 писал(а):
Я склоняюсь к тому, что в устройстве для совершения работы используются колебания температуры окружающего воздуха.

Т.е. Вы задумали поставить на службу "... колебания температуры окружающего воздуха...", зная наверняка истинное направление этих "колебаний"? Смело. :) Но дело в том, что есть уже древнее устройство по нагляднее - Пьющая птичка, которое нехитрым образом "направляет" флуктуации в нужном нам направлении, вот только эффективность подобных "устройств" ничтожна.
zubik67 в сообщении #861722 писал(а):
Это позволяет создать устройство для утилизации низкопотенциальной энергии окружающей среды.

Нет, в таком "исполнении" не позволяет. Почему - читайте выше.

 Профиль  
                  
 
 Re: Неравновесный процесс испарения в (квази)замкнутой системе
Сообщение13.05.2014, 19:31 
Аватара пользователя


03/06/11
403
из пространства-времени неопределенной размерности
Ну, не такая и ничтожная. На природных испарении и конденсации целые ГЭС работают.

 Профиль  
                  
 
 Re: Неравновесный процесс испарения в (квази)замкнутой системе
Сообщение06.10.2014, 14:03 
Заслуженный участник


07/07/09
5408
parton aka в сообщении #862687 писал(а):
Т.е. Вы задумали поставить на службу "... колебания температуры окружающего воздуха...", зная наверняка истинное направление этих "колебаний"? Смело. :) Но дело в том, что есть уже древнее устройство по нагляднее - Пьющая птичка, которое нехитрым образом "направляет" флуктуации в нужном нам направлении, вот только эффективность подобных "устройств" ничтожна.

Если имеем не Броуновские, а макроколебания , то с направлением колебаний (спирали манометра или биметаллисеской спирали) храповое колесо легко справляется.
В механические часы до сих пор ставят такие моторчики для автоподзавода.

"Пьющая птичка" это другое устройство, в нем расходуется вода . Была про нее тема.

Сегодня напомнили об этой теме, а я ее пропустил.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 16 ]  На страницу 1, 2  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group