| Autor |
Nachricht |
Brotkruste
Gast
|
 Brotkruste Verfasst am: 03. Aug 2020 12:47 Titel: Wasser im Magnetfeld |
 |
|
Meine Frage:
Hallo zusammen,
ich habe eine Idee bei der die Frage zu beantworten ist wie sich Wasser durch das ein Strom fließt im Magnetfeld verhält.
Wie lässt sich in dem Fall berechnen welche Stärke das Magnetfeld haben müsste um eine definierte Menge Wasser um eine vorgegebene Strecke abzulenken?
Meine Ideen:
Meine Idee dazu ist, das durch die Elektronen die durch das Wasser fließen im Falle eines anliegenden Stroms, das Wasser eine negative Ladung haben müsste.
Wenn dem so ist müsste dieses Wasser doch in einem äußeren Magnetfeld abgelenkt werden, oder?
Wie groß wäre dann die Kraft mit der das Wasser abgelenkt wird und welche Rolle spielen dabei zum einen der im Wasser fließende Strom und zum anderen die Stärke des Magnetfeldes?
Wäre es prinzipiell Möglich mit einer solchen "Ablenkung" z.B. eines Wasserstrahls das Wasser entgegen der Schwerkraft zu bewegen? |
|
 |
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5041
|
| DrStupid Verfasst am: 03. Aug 2020 13:32 Titel: Re: Wasser im Magnetfeld |
|
|
| Brotkruste hat Folgendes geschrieben: | | Wie lässt sich in dem Fall berechnen welche Stärke das Magnetfeld haben müsste um eine definierte Menge Wasser um eine vorgegebene Strecke abzulenken? |
Auf das stromdurchflossene Wasser wirkt im Magnetfeld eine Lorentz-Kraft. Ob und wenn ja wie stark bzw. weit das Wasser dadurch abgelenkt wird, hängt von den Umständen ab.
| Brotkruste hat Folgendes geschrieben: | | Meine Idee dazu ist, das durch die Elektronen die durch das Wasser fließen im Falle eines anliegenden Stroms, das Wasser eine negative Ladung haben müsste. |
Wasser ist elektrisch nautral. Der Strom ändert daran nichts. Bei den Ladungsträgern, die durch das Wasser fließen handelt es sich nicht um Elektronen, sondern um (positiv und negativ geladen) Ionen. Bei niedrigem pH-Wert wird der Strom durch (positiv geladene) Protonen dominiert (Grotthuß-Mechanismus).
| Brotkruste hat Folgendes geschrieben: | | Wenn dem so ist müsste dieses Wasser doch in einem äußeren Magnetfeld abgelenkt werden, oder? |
Ja, wird es - aber nicht weil es insgesamt elektrisch geladen ist, sondern weil sich darin Ladungsträger bewegen.
| Brotkruste hat Folgendes geschrieben: | | Wie groß wäre dann die Kraft mit der das Wasser abgelenkt wird und welche Rolle spielen dabei zum einen der im Wasser fließende Strom und zum anderen die Stärke des Magnetfeldes? |
F = I·(L×B)
I = Stromstärke
B = magnetische Flussdichte
L = Länge des Leiters (bzw. Abstand zwischen den Elektroden)
| Brotkruste hat Folgendes geschrieben: | | Wäre es prinzipiell Möglich mit einer solchen "Ablenkung" z.B. eines Wasserstrahls das Wasser entgegen der Schwerkraft zu bewegen? |
Wenn Magnetfeld und elektrischer Strom stark genug sind, dann sollte das gehen. Ob das praktisch machbar ist hängt wieder davon ab, was Dir konkret vorschwebt. Wenn es keine Rolle spielt, dass das Wasser dabei verdampft und teilsweise in seine Bestandteile zertlegt wird, dann könnte man es "einfach" mit einer Railgun nach oben schießen. Wenn es etwas schonender sein soll und Du das Wasser beispeilsweise horizontal durch die Luft fließen lassen willst, dann muss der Strom begrenzt und das Magnetfeld entsprechend stärker werden. Die Frage ist dann, ob man die notwendige Flussdichte praktisch realisieren kann (z.B. mit Kryomagneten?). Um das auszurechnen müsste ich erst ein paar Daten zusammentragen. |
|
|
Brotkruste
Gast
|
| Brotkruste Verfasst am: 03. Aug 2020 13:51 Titel: |
|
|
Vielen Dank für die hilfreiche Antwort.
Also es müsste schon eine kontrollierte Umlenkung ohne Phasenänderung sein. Ein horizontales fließen durch die Luft wäre schon ein guter Anfang. Im Optimalfall würde man einen flächigen "Wasserschleier" auf dieser Basis in der Luft halten, ähnlich wie eine Kuppel, wäre so etwas denkbar?
Die Frage wäre auch ob man Wasser auf dieser Basis "anheben" kann und somit eine Maschine konstruieren könnte die nach diesem Prinzip funktioniert und als Pumpe angewendet werden kann? Hier müsste doch deutlich weniger Verschleiß auftreten und je nach Magnetfeld/Strom deutlich höhere Förderhöhen erreicht werden oder? |
|
|
DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5041
|
| DrStupid Verfasst am: 03. Aug 2020 16:53 Titel: |
|
|
| Brotkruste hat Folgendes geschrieben: | | Die Frage wäre auch ob man Wasser auf dieser Basis "anheben" kann und somit eine Maschine konstruieren könnte die nach diesem Prinzip funktioniert und als Pumpe angewendet werden kann? |
Im Prinzip schon, aber das klingt nicht nach einer guten Idee. Wenn ich mich nicht verrechnet habe, dann braucht man eine spezifische Leistung von
um Wasser auf diese Weise in der Schwebe zu halten. Mit der
- der Dichte von Wasser (ρ = 1000kg/m³)
- der elektrischen Leitfähigkeit von Leitungswasser (σ = 0,05 S/m) und
- dem stärksten Magneten der Welt (B = 45,5 T)
ergibt das 930 W/kg. Das geht also schon ziemlich viel Energie verloren, nur um das Wasser in der Schwebe zu halten. Erschwerend kommt aber noch hinzu, dass die Spannung nicht so groß werden darf, dass es zur Elektrolyse kommt. Dazu muss der Stromfluss auf die Länge
begrenzt werden. Für Wasser liegt die maximale Spannung theoretisch bei U = 1,23 V.
Zusammen mit den obigen Werten ergibt das eine Länge von nur 0,29 mm. In der Praxis kann man durch geeignete Wahl des Elektrodenmaterials zwar eine Überspannung erzeugen, aber selbst dann müsste das Wasser immer noch durch einen millimeterdünnen Spalt gezwängt werden. Weil man die Kraft nicht wesentlich erhöhen kann (das würde zu noch größerer Leistung und damit noch geringerer Spaltbreite führen) geht das Ganze sehr langsam. Das heißt, dass sehr viel Energie verbraucht wird.
| Brotkruste hat Folgendes geschrieben: | | Hier müsste doch deutlich weniger Verschleiß auftreten und je nach Magnetfeld/Strom deutlich höhere Förderhöhen erreicht werden oder? |
Die Förderhöhe ist zwar unbegrenzt, aber das bekommt man auch mit mechanischen Systemen hin, die viel weniger Energie verbrauchen. Der Verschleiß ist bei geeignetem Elektrodenmaterial (z,B. Kohlenstoff) tatsächlich vernachlässigbar. Aber das wiegt den Energieverbrauch nicht auf.
Mit verdünnten Säuren anstelle von Leitungswasser dürfte es weger der höheren Leitfähigkeit deutlich besser aussehen. Aber ohne es nachgerechnet zu haben wage ich die Behauptung, dass das auch nicht wirklich effektiv wäre.
Wenn es nicht gerade im um eine exotische Nieschenanwendung geht (eventuell extrem kleine Pumpen?) dann hat dieses Konzept keine Zukunft. |
|
|
Frankx
Anmeldungsdatum: 04.03.2015
Beiträge: 982
|
| Frankx Verfasst am: 03. Aug 2020 18:06 Titel: |
|
|
| Zitat: | | Die Frage wäre auch ob man Wasser auf dieser Basis "anheben" kann |
An Stelle von Magnetismus würde ich es mit Elektrostatik probieren.
Stichwort: Kelvingenerator
Vielleicht ist es möglich, das Prinzip umzukehren.
. |
|
|
|
|
Registrieren
Login
FAQ
Suchen
