Wasserdruck gegen Temperatur

Wenn ich ein geschlossenes Gehäuse voller Wasser (konstantes Volumen) bei 25 °C bei atmosphärischem Druck habe, dann erhitze ich das Wasser auf 50 °C. Würde sich der Druck im abgedichteten Gehäuse ändern?

Wenn sich der Druck geändert hat, wie würde ich die Änderung berechnen?

Antworten (3)

Ja, bei konstanter Dichte steigt der Druck mit der Temperatur:

Temperatur vs. Druck vs. Dichte - Wasser.

B. bei atmosphärischem Druck wasserdicht bei 4 C ∘ C hat eine Dichte von ca 1 G C M 3 . Erhöhen wir die Temperatur auf 30 C ∘ C Unter Beibehaltung der Dichte (da das Gehäuse versiegelt ist) steigt der Druck bis zu 100 B A R .

Hier finden Sie Gleichungen, die die Änderungsrate beschreiben .

Guilles Antwort ist die richtige Antwort, wenn das Originalplakat buchstäblich konstantes Volumen meinte (dh das Wasser ist in einem hypothetischen Behälter eingeschlossen, der unendlich starr ist). Die meisten realen Behälter würden sich jedoch leicht leicht belasten, um den Anstieg des Wasservolumens um < 1 % aufzunehmen, ohne viel Stress zu verursachen, was zu einer vernachlässigbaren Druckänderung führt.
Stimme dir voll und ganz zu. Dies würde nur mit einem hypothetischen Container passieren. Um die Änderungsrate zu berechnen, müssten wir die Geometrie des Behälters (vorzugsweise eine Kugel) und seine Steifigkeit beschreiben. Um eine genaue Schätzung vorzunehmen, können die zu lösenden Gleichungen ziemlich komplex sein.
Ich bin völlig anderer Meinung. Eine 1%ige Komprimierung von flüssigem Wasser würde einen enormen Druck verursachen. Bei Raumtemperatur beträgt der Kompressionsmodul von Wasser 2150 MPa, sodass eine 1%ige Kompression einen Druck von 21,5 MPa verursachen würde.
Wenn Sie eine Plastikwasserflasche bis zum Rand mit 25 ° C heißem Wasser füllen und sie mit einem Manometer darin verschließen und das Wasser dann auf 50 ° C oder sogar 99 ° C erhitzen, würde dieses Manometer keine 21,5 MPa höher anzeigen. Mein Punkt war speziell, weil es einen enormen Druck erfordert, Flüssigkeit um 1% zu komprimieren, in der Praxis würde das Wasser nicht um 1% komprimiert und stattdessen den Behälter belasten, sodass sich sein Innenvolumen um 1% ausdehnt. Bei den meisten Materialien und Geometrien der meisten Behälter ist der Druck, der erforderlich ist, um sein Volumen auf 101 % zu dehnen, winzig. Dies würde den Innendruck bestimmen

Wenn das Volumen konstant ist (der Behälter ist sehr steif/starr), wäre der Druckanstieg tatsächlich dramatisch. Tatsächlich ist dies der ganze Zweck der Einbeziehung von Druckbehältern in alle geschlossenen Fluidkreisläufe; Andernfalls würde der Druckanstieg schnell das Sicherheitsventil (hoffentlich vorhanden) auslösen und, falls nicht vorhanden, die Installation beschädigen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das OP fragt nach einem starren, flüssigkeitsgefüllten Behälter, nicht nach einem Behälter mit Luftdruck auf einer Membran.
Ja, ich weiß; Deshalb ist die Antwort von @Guille hier richtig. Ich wollte hier nur darauf hinweisen, dass der Effekt, nach dem das OP fragt, sehr häufig ist und der Grund für die Notwendigkeit ist, die Drucktanks in jedes geschlossene / starre Kreislaufsystem einzubeziehen.

Flüssiges Wasser kann in sehr guter Näherung als inkompressibel behandelt werden, der Druck wäre also nicht gestiegen. In der Praxis würde der Druck durch den Umgebungsdruck außerhalb des Behälters bestimmt, da kein Behälter unendlich starr ist.

Eine Ausnahme hiervon wäre, wenn der Umgebungsdruck so niedrig wäre, dass 50 C ∘ C bei diesem Druck über dem Siedepunkt von Wasser lagen. In diesem Fall würde das Wasser versuchen zu kochen. Wenn der Behälter starr genug wäre, um das Wasser aufzunehmen, würde der Druck ansteigen, bis der Siedepunkt bei diesem neuen Druck wäre > 50 C ∘ C . Wenn der Behälter nicht starr genug wäre (um die Druckdifferenz zwischen diesem Innendruck und dem äußeren Umgebungsdruck auszuhalten), würde er reißen und versagen.

Wasserdruck gegen Temperatur
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v