Temperaturänderung durch Zusammendrücken?

Dieter5858 · Moderator Anmeldungsdatum: 02.08.2004 Beiträge: 696 Wohnort: Hamburg

HI Leute,

mir ist noch eine tolle Frage eingefallen die mir auch schon etwas länger durch den Kopf ging.
Nehmen wir an ich habe ein Gefäß das komplett dicht ist, und es ist randvoll mit 30°C warmen Wasser ausgefüllt.

Wenn ich nun dieses Gefäß richtig doll zusammendrücke
(100bar oder meinetwegen noch mehr) nur theoretisch gedacht,
kann es sein das sich dadurch die temperatur des Wasser
verändert und sich 4°C nähert.

Ohne das ich das Wasser wirklich abgekühlt habe.
Weil ja Wasser bei 4 °C die größte Dichte hat.

Oder ist die Frage zu Chemisch?

Was meint ihr?

dachdecker2

Wasser wird nur als inkompressibel angenommen weil es eben fast srimmt Augenzwinkern

. Aber ich kann dir versichern, dass die Temperatur beim verrichten von Volumenarbeit steigt, und nicht fällt. Diesen Effekt wirst du aber bei Wasser kaum messen können, da man gigantisch viel Druck braucht, um die Dcihte um 1% anzuheben.

Der umgekehrte Effekt davon, dass das Volumen eben sehr stark von der Temperatur und nur sehr Schwach von dem Druck abhängt, würde dein absolut dichtes Gefäß sprengen, oder es zumindest undicht machen, wenn du die Temperatur anhebst (und das Gefäß einen kleinern Ausdehnnungskoeffizienten hat, sonst bildet sich eine Dampfblase).

devzero · Anmeldungsdatum: 04.08.2004 Beiträge: 68

Man kann Wasser sehr wohl komprimieren, allerdings braucht man wirklich ernome Drucke (100 bar gibt's schon in 1km unter Meeresspiegel). Experimentell kann man mehrere 10000 bar erreichen (allerdings nur fuer kleine Tropfen)

wie aber dachdecker2 richtig schreibt wird ein Stoff beim zusammendruecken stets waermer, dein Wasserbehaelter wird niemals 4 Grad kalt werden. Das einzige was hoechstens noch passieren kann ist, dass die Fluessigkiet fest wird. Gerade bei Wasser ist das aber nicht der Fall (Anomalie).

Die einzige Chance zum Abkuehlen ueber Druck besteht, wenn du das zusammengedrueckte Wasser wieder entspannst (auf z.B. Umgebungsdruck). Dann wird es tatsaechlich kuehler.

Nikolas

So wird ja auch Helium runtergekühlt: Erst wird er zusammengedrückt und die frei werdende Wärme abgeführt und dann wieder entspannt. Danach ist er wieder etwas kühler. Wenn man das ein paar mal macht ist man da bei 2-3 K.

// so ist's besser Zunge raus

Meromorpher · Anmeldungsdatum: 09.03.2004 Beiträge: 388

Meinst du Helium? Mit Wasserstoff kommt man glaube ich nicht so weit runter weil der Dampfdruck zu stark abnimmt (kein Dampf mehr da zum abpumpen).

Nikolas

Ja klar, ich meine Helium. unglücklich

Dieter5858 · Moderator Anmeldungsdatum: 02.08.2004 Beiträge: 696 Wohnort: Hamburg

Hi Leute
Wärmer?
Ja aber Wasser (oder auch allgemein alle anderen Stoffe) dehnen sich doch bei erwärmung aus...
und ziehen sich zusammen wenns kälter wird...
Bei Wasser zumindest bist 4°C danach dehne sich es ja auch wieder aus.

Kann mir das jemand erklären warum sich
ein Stoff erwärmt wenn ich ihn zusammendrücke,
ist vielleicht nicht so ganz einfach aber Fragen darf man ja.

Deswegen sind wir schließlich hier.

Naemi · Moderator Anmeldungsdatum: 01.06.2004 Beiträge: 497 Wohnort: Bonn

Okay, kenne ich nur von der kinetischen Gastheorie:

Im abgeschlossenem System gil:

Muss nochmal nachdenken... geschockt

Aber Wasser ist (weitestgehend) inkompressibel... (wurde ja schonmal gesagt.)

mr. black

p=k*N*T/V

T=p*V/k*N

T..Temperatur in Kelvin
p..Druck
V..Volumen
N..Teilchenzahl
k..Boltzmannkonstante

Gilt nur für das Ideale Gas

dachdecker2

Eine Substanz, egal ob Wasser oder was anderes, dehnt sich normalerweise beim Erwärmen aus. Wenn du aber das Volumen "festhältst" kann das doch nicht bedeuten, dass man die Substanz dann nicht mehr erwärmen (also Energie zuführen) kann. Die Substanz wir einfach ihren Druck erhöhen und schon passt alles ins Physikalische Weltbild smile

. Nur wenn die Substanz eine Flüssigkeit ist, lässt es sich nicht so leicht wie für das ideale Gas (oben schon genannt) berechnen. Wenn die Substanz dagegen ein (reales) Gas ist darf man die Formel anwenden, weil sie dann auch stimmt (zumindest wenn das reale Gas nicht zu stark vom Idealen Gas abweicht) Augenzwinkern

Allerdings nimmt die Temperatur stärker zu als bei konstantem Druck (bei nicht "festgehaltenen" Volumen), weil keine Voulmenarbeit verrichtet wird.

Teufelus · Anmeldungsdatum: 11.04.2004 Beiträge: 62 Wohnort: Hannover

Das mit dem Ausdehnen der Stoffe bei Erwärmung kannste dir ganz einfach am Beispiel eines Thermometers mit Quecksilber/Flüssigkeitsfüllung merken: die Säule steigt bei höherer Tempertur! Augenzwinkern

devzero · Anmeldungsdatum: 04.08.2004 Beiträge: 68

@Teufelus und dachdecker2: Das mit dem Ausdehnen stimmt aber auch nicht immer, z.B. Wasser zwischen 0 und 4 Grad (bei Normaldruck) verhaelt sich genau andestrum (die gute alte Anomalie).

Was aber stets richtig ist ist die Tatsache, dass sich Stoffe beim zusammendruecken erwaermen - das folgt aus der Energieerhaltung. Bei jeder Kompression muss man eine Kraft aufwenden um damit z.B. einen Kolben in ein Gefaess zu druecken. Wenn man den Kolben um einen Weg s verschiebt und mit einer Kraft F drueckt, verrichtet man die Arbeit s*F am System - das System hat also nacher mehr (innere) Energie. Die zusaetzliche innere Energie verteilt sich ueber die Freiheitsgrade im System und so bekommt auch stets die kinetische Energie der Teilchen was ab - und das ist identisch zu einer Temperaturerhoehung.

entropix · Anmeldungsdatum: 12.08.2004 Beiträge: 13

Hallo!

Den umgekehrten Effekt, der hier behandelt wird, kennt man schon. Sogar Superman wendet den an.
Siehe:
http://hypertextbook.com/physics/thermal/pressure-volume/

Gruss
entropix Tanzen

KaLi_the_Great · Gast

Interessante Frage. Ich hab's mal nachgesehen. Die Enthalpie von Wasser ist

25 °C & 1 bar = 104,92 kJ/kg (Dichte 997,05 kg/m3)
25 °C & 151 bar = 118,73 kJ/kg (Dichte 1003,7 kg/m3)

Die Dichte geht also hoch - immerhin um 0,7 %. Das ist so für alle verständlich.

Interessanterweise geht dann aber beim Draufdrücken - wenn es denn wie eine isenthalpe Zustandsanderung betrachetet wird - die Temperatur runter, denn zur Bedingung

151 bar & 104,92 kJ/kg

würde die Temperatur von

21,665 °C

gehören.

KaLi_the_Great · Gast

Achso - die Daten stammen von hier:

NIST Thermophysical Properties of Fluid Systems (https:||webbook.nist.gov|chemistry|fluid)

Verwunderlich! Ich freue mich, wenn mich jemand korrigiert :-)