Acqua liquida-ghiaccio, sfruttare l'aumento di volume

[Ospite]

Non tutti sanno forse che nel passaggio dalla fase liquida alla fase solida
dell'acqua c'è una aumento di volume pari ad 1/12 cioè con 100 m3 di
acqua liquida avremmo nel passaggio di fase un volume di 112 m3.
Detto questo vediamo innanzitutto come sfruttare facilmente l'aumento di volume.
Intuitivo,
man mano che l'aqua ghiaccia delll'acqua liquida esce attraverso un foro, di grandezza opportuna, a pressioni molto elevate potendo se possibile arrivare anche a migliaia di atmosfere.

Non esiste nessun problema per scioglierlo se fosse possibile toglierlo una volta formato, aggiungendo poi altra acqua liquida da ghiacciare........


Insomma ragazzi, alla fin dei conti energia + raffreddamento del clima perchè
di raffreddamento si tratta.

[Ospite]

L'acqua,al contatto col ghiaccio,diminuisce il suo volume.Il ghiaccio,a contatto con l'acqua ,diminuisce il suo volume.Mi sa che si ha l'effetto opposto,se li mixi.E le pressioni non possono essere migliaia di atmosfere,è un valore di pressione da supernova.E 1/12 di 100 da' come valore totale 108.3,non 112.

[Ospite]

Volume OK,
un mio errore per motivi di velocità.


Conosci il diagramma di stato dell'acqua?
Semplicissimo.
Può dare anche pressioni fino a 2000 atm mi pare, oltre
la quale dovrebbe diminuire il volume.
Dallo stesso diagramma e senza semplici esperimenti
ti accorgi che il volume aumenta sicuramente........

Il problema enorme è lo scongelare il ghiaccio per l'elevato
calore di fusione.......

[Ospite]

Ciao Gringo,


l'hai proposto a kyoto? Pensa che scoop:
raffreddare il clima producendo energia!
A sgelare il ghiaccio non ci vuole poi tanto se a pensarci
è la temperatura dell'aria.
Potrebbe bastare un piccolo venticello.
Possono andar a meraviglia le zone a clima continentale laddove la temperatura
di notte scende sotto lo zero e di giorno sale sopra lo zero.
Insomma il fotovoltaico lo volete lasciare in pace?

Edited by orzo-way - 2/9/2005, 10:10

[Ospite]

Ho fatto delle ricerche a proposito.
Nel Taklamacan e nell'Atacama ci sono
tutti i giorni dell'anno temperature diurne
di molto sopra lo zero e notturne di molto
sotto lo zero.

Nel Taklamacan in particolare l'escursione termica
giornaliera è marcata, si può passare dai 30-35°
ai -15° nell'arco delle 24 ore.

Nell'Atacama cambia di poco......


Kyoto dovrebbe trattare.......

[Ospite]

Ciao,Gringo.Non voglio sollevare polemiche,per carità.Sono un buono di natura. Il fatto...è che mettere acqua nel ghiaccio...... corrisponde in pratica a accendere un fiammifero sotto un cubetto di ghiaccio. Il ghiaccio scioglie,o comunque diminuisce il suo volume, non aumenta !! ...Le pressioni non ci possono essere,anzi,diminuiscono.L'acqua è calore,energia,rispetto al ghiaccio. Oppure non ho compreso bene l'esperimento,mi sembra di capire che vuoi versare acqua laddove c'è ghiaccio....

Edited by OggettoVolanteIdentificato - 2/9/2005, 22:50

[Ospite]

CITAZIONE (OggettoVolanteIdentificato @ 2/9/2005, 22:42)

Ciao,Gringo.Non voglio sollevare polemiche,per carità.Sono un buono di natura. Il fatto...è che mettere acqua nel ghiaccio...... corrisponde in pratica a accendere un fiammifero sotto un cubetto di ghiaccio. Il ghiaccio scioglie,o comunque diminuisce il suo volume, non aumenta !! ...Le pressioni non ci possono essere,anzi,diminuiscono.L'acqua è calore,energia,rispetto al ghiaccio. Oppure non ho compreso bene l'esperimento,mi sembra di capire che vuoi versare acqua laddove c'è ghiaccio....

Se togli il calore all'acqua ghiaccia, ci sei?
E se ghiaccia aumenta di volume, ok?
Non lo dico solo io.......

[Ospite]

Si,esatto.E' da una vita che spacco bottiglie mettendole in freezer Acciocchè?

[Ospite]

Ok!
Allora hai ricevuto..il mio messaggio, mi fa piacere.

[Ospite]

Beh,potrebbe essere una buona intuizione,la tua. Vedo pero' che un problema sorge,l'acqua ghiaccia e scioglie in tempi molto lunghi,occorrerebbe un serbatoio di vastissima superficie per raccogliere calore o per disperderlo.In poche parole,un serbatoio a forma di mattonella .Questo ovviamente se intendi sfruttare l'escursione termica in alcune aree geografiche. Ometto il particolare che i metalli,a temperature basse,diventano fragili e non reggono la pressione. P.S. Cito una curiosità. In Siberia,a temperature basse,le industrie che producevano barre di stagno ,le ritrovavano il mattino dopo completamente polverizzate,lo stagno si sbriciolava col freddo,diventava fragile e polverizzava..

[Ospite]

Il problema consiste nell'utilizzare queste variazioni di volume/pressione

Ti occorre un serbatoio robusto e a tenuta stagna, a questo punto, dovresti raffreddare/riscaldare l'acqua.
Però, per ottenere quantità apprezzabili di energia, dovresti ricorrere a volumi di acqua enormi.
Ne segue che avresti la necessità di poter fornire/sottrarre al sistema quantità di calore notevoli.
In poche parole, il gigantismo è assicurato.

Odisseo

[Ospite]

C'è di mezzo anche la pressione con cui
l'acqua esce dal contenitore.
Io calcolo 10 kwh per ogni m3 che esce a circa
400 atm.
Per far uscire un m3 occorrerebbe ghiacciarne
una dozzina.
Considera però che l'acqua che esce verrebbe
riutilizzata, cioè è necessaria solo l'acqua di partenza, almeno
in queste zone in cui tutti i giorni le temperature oscillano
tra i -10 di notte e i 35 gradi diurni e che un terrente da 10 m3/sec.
da circa 1 milione di m3/giorno.
Per ogni kmq x 3 m. di profondità di acqua utilizzata si possono
ricavare grosso modo 1 miliardo di kwh/anno.
Penso si possa fare considerando che l'aria sovrastante si muove.....
Coi pannelli fotovoltaici spenderesti di più e avresti una energia
sensibilmente inferiore............

Edited by Gringo - 4/9/2005, 17:21

[Ospite]

Mmm...in teoria si,funziona.Anche se al posto dell'acqua utilizzerei olio,o qualcosa da stantuffare con pistoni,basta che non si mixi al ghiaccio. Quanto al sebatoio di 3 metri di profondità..... mi sembra eccessivo. Presumo che possa essere alto al massimo 10 cm,.... l'acqua è un buon isolante,il primo strato di ghiaccio che si forma sopra impedisce all'acqua sotto di gelare P.S. Vedi la "teoria einsteniana degli igloo" .Il ghiaccio dell'igloo impedisce al freddo di entrare nell'abitazione,nonostante sia spesso solo 20 cm,e fuori ci siano -60 gradi.

Edited by OggettoVolanteIdentificato - 4/9/2005, 23:44

[Ospite]

Se non metti un conduttore termico immerso nell'acqua ti credo.....
Può essere della lana d'acciaio ad esempio.
Il problema è invece quanta energia si riesce a scambiare
con l'aria sovrastante.

A propostito del pistone,
se lasci stare il rendimento aumenta sensibilmente....

[Ospite]

Uhm....qui c'è qualcosa forse che sfugge........ ora che mi sovviene, il ghiaccio,sottoposto a debole pressione, si trasforma in acqua. Mi sa che le pressioni non potranno mai alzarsi piu' di tanto... Forse,nell'escursione notturna, si avrà che l'acqua perde il calore,lo irradia nell'ambiente esterno, e resta liquida pur andando a -10 gradi,generando una piccola pressione.... P.S. Vedi la " teoria einsteniana dei pattini" I pattinatori, caricando il loro peso corporeo sul ghiaccio( tramite i pattini in acciaio) , lo liquefano immediatamente, e possono scivolare agevolmente sul filo di acqua che generano.

Edited by OggettoVolanteIdentificato - 6/9/2005, 02:53

[Ospite]

Fig.28.2 Diagramma di stato dell'acqua (p/t). Il diagramma non è in scala (dovrebbe essere molto più allungato verso l'alto, ma se così fosse, non sarebbe evidente la curvatura di TA verso temperature basse.
S = zona di esistenza della fase solida

L = zona di esistenza della fase liquida

V = zona di esistenza della fase vapore

BT = curva di coesistenza delle fasi solido-vapore; corrisponde al processo di sublimazione

TC = curva di coesistenza delle fasi liquido-vapore; corrisponde ai processi di evaporazione-condensazione

TA = curva di coesistenza delle fasi solido-liquido; corrisponde ai processi di fusione-solidificazione

T = punto triplo di coesistenza delle fasi solido-liquido-vapore


Il punto triplo T è caratterizzato da una unica coppia di valori per p e per t: 4,58 mm Hg e 0,01°C.

Esso non coincide col punto di fusione (p 760 mmHg; t 0,00°C), poiché questa avviene in presenza di una p esterna, esercitata dall'aria, come evidenziato nel diagramma.

La curva TA rappresenta così la variazione del punto di fusione sotto l'effetto di una p esterna. Ovviamente, sopra al punto critico (temperatura critica 374°C, pressione critica 218 atm) non può esistere equilibrio liquido-vapore L-V, poiché l'acqua esiste solo allo stato vapore.

L'inclinazione di TA verso sinistra, al crescere della pressione, fa capire che, se aumento la p su ghiaccio a 0°C, questo fonde (questo fenomeno viene sfruttato, per esempio, nel pattinaggio sul ghiaccio: la pressione esercitata dalle lame del pattino provocano una fusione superficiale del ghiaccio: il velo d'acqua liquida permette un più facile scorrimento della lama sul ghiaccio; quando la pressione torna al livello normale, il velo di acqua solidifica nuovamente).


Ho preso il diagramma e la spiegazione da internet.


Come vedi all'equilibrio basta un piccolissimo abbassamento di temperatura per
avere un forte aumento della pressione.
Non ho i dati in dettaglio e non conosco l'equazione della curva di sinistra ma
credo che -3 °C sia già buono per avere delle fortissime pressioni considerando che a 0,01°C la pressione è di 4,58 mm hg e che a 0°C è di 758 mm hg.
Calcolando la tangente e simulandola ad una retta allora te ne accorgeresti......
è possibile assimilarla ad una retta dato anche...che a 2100 atm la t è di -22°C(Dato
preso da un libro).



Edited by Gringo - 6/9/2005, 16:41

[Ospite]

Ok,ho visionato il grafico, si intravede anche che l'acqua,mentre si raffredda,arriva a un punto di minima pressione,per poi aumentarla appena scende sotto 3, 4 gradi. Ma a parte questo inconveniente,Gringo. ipotizziamo che tutto sia "ok",buona anche l'idea di inserire in acqua lana d'acciaio per la "conduttività" del calore. Poichè si tratta di utilizzare un contenitore sigillato in un territorio ad alta escursione termica, sorge un problema,a cui non pensavo affatto. Le temperature da te trovate sono -15 notturna e +35 diurna. Queste sono rilevate con termometri "in aria". Dovendo noi incamerare un grosso quantitativo di acqua in serbatoio metallico,allo stato pratico avremo forse che l'acqua oscillerà nell'intorno dei + 10 gradi circa. Ossia,visto che l'acqua è piu' densa dell'aria, avremo di notte una temperatura acqua di +5 gradi,e di giorno una temperatura di +15.Questo in linea di massima,bisogna vedere le ore di luce e quelle di buio come si alternano,e l'umidità relativa dell'aria che trasporta via il calore.Ho il sentore che occorrano ventole o dissipatori alettati per disperdere il calore ....e piu' acqua si usa,piu' volume d'aria occorre per dissipare....Se è facile raffreddare o riscaldare un metro cubo di aria,altrettanto non si puo' dire per un metro cubo di acqua.Credo nascano difficoltà a realizzare il tuo progetto.Funzionerebbe se l'escursione ,anzichè alternarsi nel giro di poche ore,si alternasse nel giro di una manciata di giorni....

[Ospite]

Penso di aver capito il problema.
Io ho pensato ad un liquido buon
conduttore termico da porre tra
i conduttori termici esterni e quelli interni
che sono collegati tra di loro solidamente con isolanti
termici.
Se togli il liquido il calore non passa o passa quanto ne occorre.

Non penso che con un metro-due metri d'acqua sotto ci possano
essere problemi per ghiacciarla, specie se spira un bel freddo
venticello esterno.......

[Ospite]

Non so . Si potrebbe fare un piccolo modellino in miniatura.Che so,un serbatoio di 50 litri,con un termometro digitale all'interno.E un termometro digitale all'esterno. Eseguendo una misura alle ore 12:00, e una alle 24:00,si potrebbe capire l'escursione termica "in aria", e l'escursione termica "in acqua".Vero è che il vento agevola. Ma se raffredda di notte,scalda di giorno Quindi il vento è relativo.Valutavo anche il comportamento dell'acqua di mare,e dei laghi.....gela o scalda dopo parecchio,e piu' è profonda,piu' tempo impiega a cambiare temperatura.Infatti a riva ,dove è bassa,il processo è piu' veloce....dalle mie parti,d'inverno,l'acqua di mare è relativamente stabile sui 12 gradi,a pochi metri di profondità,questo lo ricordo da misurazioni effettuate con ecoscandagli,anche se all'esterno l'aria era a 2,3 gradi.

[Ospite]

X Gringo


E' possibile sfruttare l'aumento di volume anche con temperature
sempre sotto zero a patto che ci sia sempre una buona escursione termica
tra il giorno e la notte.
A 100 atm. la temperatura di congelamento è di -1°C,
a 200 è di -2°C,
a 500 è di -5°C,
ecc....
Sicchè passando da -1 a -5 è come passare da 0 a -4 anche se
con qualche problema in più.
Magari anche le Alpi possono essere idonee a sfruttare questo
tipo di energia.