Accumulazione fulmini...

[mother]

Scusate ma su superquark si usava quel sistema per farli cadere i fulmini studiandone gli effetti...ma i fulmini dopo millesimi di secondo indotti a scaricarsi non seguivano del tutto il filo metallico poichè l'alta energia trasmessa fondeva istantaneamente il filo.
Quindi dopo un primo innesco il fulmine proseguiva la sua corsa come naturale e si scaricava al suolo in un'area prossima all'attacco del filo.

Inoltre se non ricordo male la resistenza del filo non agisce con una legge varia dipendente dalla temperatura e dall'intensita? Insomma ci sono
In effetti a T=0K i materiali tendono a essere superconduttori?
Mi spiego meglio...non è che all'inverso all'aumentare della T i materiali divengono a T infinita...in effetti fondono e interrompono il collegamento e vale sempre la legge che lega T e R (V=RI)?

Pensiamola come un fiume e acqua che vi scorre all'interno.
al restringere la sezione la V nella sezione aumenta e lo sfregamento anche.
La sezione del fiume viene quindi sempre + sollecitata fino a che non si rompe perchè la spinta tangenziale dell'acqua è sempe + grossa e la pressione dell'acqua aumenta (nell'idraulica generica si tascura l'aumento della pressione dell'acqua che invece potrebbe essere considerato come un solido elastico che diffonde onde di pressione).

Insomma...mi pare dura da realizzare.

 

[Guest]

Per le spire: il disegnino è una schifezza... scusate ma non volevo indicare che vi fossero più spire al secondario ma solo che si trattasse di un trasformatore...
...comunque ho fatto qualche conto questo pomeriggio: la potenza dispersa da un conduttore attraversato da corrente è data da P=R*(I*I)
Consideriamo un normale filo di rame: R=P*(L/S) giusto? Mettiamo che la barra, il primatio del trasformatore sia lunga 25m (per fare da parafulmine) e che abbia
una sezione di 120mm2; P=0,0178 (ohm*mm2/m) quindi R= 0,0178*(25/120)= 0,0037ohm. Bene. Ora considerimo che un fulmine colpisca il palo e vi faccia scorrere 25KA,avremo per effetto joule una dispersione di calore pari a P=0,0037*(25000*25000)=2,3MJ

MegaJoul mica bruschette!!!! Il palo si squaglia!? Per me si.... ma nn ne sono sicuro...
Quindi per ora sembra impossibile estrarre l'energia dei fulmini, almeno secondo il mio progetto.

Facendo un po di conti trascurando quanto detto, si può facilmente dimensionare la spira del secondario..... ma mi chiedo, i parafulmini com'è che non si fondono?

 

[Guest]

per quella cosa sulla resistenza e sulla temperatura: R=R20[1+a20(v-20)]
dove R20 è il valore della resistenza iniziale a 20°C
a20 è il valore del coefficente alla temperatura di 20°C (per il rame crudo=3,81x10alla-3 per il rame ricotto=3,93x10alla-3 per l'acciaio 4,7x10alla-3)
v è la temperatura considerata in °C
R è la resistenza in funzione del materiale e della temperatura

 

[Guest]

ecco qua una stupidaggine...

Attached Image

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[/td]​

 

[mariomaggi]

Caro hard_coal,

CITAZIONE
Facendo un po di conti trascurando quanto detto, si può facilmente dimensionare la spira del secondario..... ma mi chiedo, i parafulmini com'è che non si fondono?​

visto che sei bravo a fare calcoli, prova a calcolare l'aumento di temperatura del parafulmine quando riceve un'energia di oltre 2 MJ.

Trova il calore specifico del ferro (per esempio, in J/g * °K, potrebbe essere intorno a 0,5)
Calcola il peso del ferro
Considera che se la temperatura sale improvvisamente al punto da rendere incandescende il ferro, questo istantaneamente emette energia sotto forma di infrarossi in proporzione alla superficie esterna del parafulmine. Se calcoli la superficie e la temperatuta max teorica, poi ti do una mano a valutare questa emissione IR.

P.S.: e' inconcepibile una spira che abbia meno di un tratto rettilineo come quello di un fulmine!


Ciao
Mario

 

[mother]

per quella cosa sulla resistenza e sulla temperatura: R=R20[1+a20(v-20)]
dove R20 è il valore della resistenza iniziale a 20°C
a20 è il valore del coefficente alla temperatura di 20°C (per il rame crudo=3,81x10alla-3 per il rame ricotto=3,93x10alla-3 per l'acciaio 4,7x10alla-3)
v è la temperatura considerata in °C
R è la resistenza in funzione del materiale e della temperatura
---------
quindi:
v=-273
R=R20[1+a20(-273-20)]
Per il ferro mi pare di ricordare che a20 sia 1/273.16
avrei: R=R20-R20*293/273.16=-R20(293/273-1)
V=RI
Ho che a parità di potenziale si inverte la I o viceversa...Ummmm...le cariche positive che si staccano dal polo positivo e vanno al negativo?(entropia negativa...)...magari ho sbagliato i calcoli...dovevo mettere la v col +.

Calcoli che non faccio da almeno 10 anni...

Vediamo: R=R20[1+(273-20)/273.16]=R20[1+253/273.16]
R(v=-273)>>R20....ma non dovevo avere un superconduttore?

Sai cosa...magari un parafulmine con un metallo conduttore liquido dentro un recipiente isolante e punta a perdere...che è in contatto col metallo liquido nel contenitore e un isolate esterno (per il riscaldamento del materiale...aerogel dovrebbe andar bene forse...tiene 6000 gradi).
ma alla fine crei un'autostrada per il fulmine, ma cosa metti dall'altra parte del contenitore?
Non puoi nemmeno usarlo per scaldare perchè lo isoli per preservarlo...

Edited by mother - 22/8/2005, 18:19

 

[mother]

Quindi temperatura=(energia+deltaE)*(J/g*°C)/(calore specifico*peso)=temperatura=((31Mj+5119.2MJ)/0.5*31000000)*(J/g*°C)=332°C

Scusa se ti distrurbo-impegno Mario Maggi.
Se io ho i dati sopra (Tmax=332°C con 5150Mj di energia dissipata) con acciaio e superficie 9.2 metri cubi per 40 cm di spessore...quindi 31 tonnellate di acciaio (non centra col caso sopra è un conto che mi interessa) che radiazione emetterebbe?

CITAZIONE
questo istantaneamente emette energia sotto forma di infrarossi in proporzione alla superficie esterna del parafulmine. Se calcoli la superficie e la temperatuta max teorica, poi ti do una mano a valutare questa emissione IR.​

Sarei interessato a calcolarla per un altro caso piuttosto importante...

Grazie mille se mi ricordi come calcolarla e mi aiuti.
Ciao

 

[Guest]

Gentile mariomaggi, Grazie per il suggerimento...
...ieri sera dopo un abbondante sorso di vin rosso del Metauro (Gnam!!!) con porchetta

,
mi son messo a fare un po di conti... filavano così lisci sulla carta.... saràn giusti?
Mi son divertito un mondo a rispolverare la mia fisica...
Me la può dare una mano a fare il conto dell'IR e magari me lo spiega?
Ecco quà cosa mi ha chiesto, mi son preso la libertà di adattare il problema alla mia idea del palo di rame:
Problema:
Ad una barra di rame (ossidato, consideriamolo come corpo opaco) piena di forma cilindrica,
vengono fornite istantaneamente 2Mj di energia.
Calcolare il DT (T2-T1 la differenza di temperatura) che subisce la barra e l'emissione IR

NOTA=per semplicità mia e complicazione vostra io intendo "exp" come il pulsante exp della calcolatrice
ed "alla..." l'elevamento a potenza; se avevo uno scanner vi mandavo i conti fatti ben bene, ma mi devo arrangiare.

Dati:
S1=120mm2 superficie base barra
h=25m lunghezza barra
c=0,383kj/kgK
peso specifico=8900kg/m3
Q=2Mj
S2=?
m=?
DT=?

Formule:
Q=mcDT V=S1*h m=peso specifico*V

Esecuzione:
V=1,2exp-4*25=0,003m3 (Volume barra)
m=8900*0,003=26,7Kg (Massa della barra)
DT=Q/mc -> 2exp6/(26,7*0,383) -> 2exp6*/10,23 -> =195,5exp3 °K
S2=2*pi*R*h -> R=SQR(S1/pi) -> R=6,18mm == 6,18exp-3m -> 2*pi*6,18exp-3*25=0,97m2 (Consideriamolo 1m2 tanto...)

Legge di Stefan del corpo nero omicro=costante di Stefan=5,77*10exp-8 W/m2*K alla 4
Q=omicro*T alla 4 Q=5,77*10exp-8*195500alla4=8,43exp14 W/m2

Ecco quà dunque... interessante.... Allora penso che la barra di rame non si fonde, la si può usare!
Gnum! Peccato che nessuno mi abbia mai insegnato a cosa mi serve la Legge di Stefan, semplicemente non ne so nulla....
Purtroppo due anni di fisica e uno di meccanica son serviti solo da infarinata per cambiare l'olio alla macchina.... 4A/ET Itis E.Mattei Urbino.
A me piace imparare quindi se qualcuno mi può spiegare io son mooolto contento e ringrazio!

Allora, adesso, mi sorge il dubbio: ma che temperatura ha la barra qualche secondo dopo che il fulmine è scoccato è si è esaurito?
Non capisco perchè servirebbe una spira lunga come il fulmine.... non ho ancora fatto alcun calcolo sul campo magnetico, induzione, ecc... ma
non capisco proprio perchè mai la spira deve essere così lunga....

P.S: Stasera ore 21:00 su It###a 1 c'è un bel film "Temporale perfetto" per rimanere in tema di razzi, cavi e fulmini.....

 

[Guest]

(Q+DTQ)*(J/g*°C)/c*m Q e DT(delta)Q come li trovi?

La radiazione IR emessa dalla trave la si può simulare qui:
http://ww2.unime.it/dipart/i_fismed/wbt/it...y/corponero.htm

Edited by hard_coal - 23/8/2005, 07:43

 

[mariomaggi]

Caro mother,

CITAZIONE
Scusa se ti distrurbo-impegno Mario Maggi.
Se io ho i dati sopra (Tmax=332°C con 5150Mj di energia dissipata) con acciaio e superficie 9.2 metri cubi per 40 cm di spessore...quindi 31 tonnellate di acciaio (non centra col caso sopra è un conto che mi interessa) che radiazione emetterebbe?​

Superficie 9,2 metri cubi? Quadri, penso. A 332°C emetterebbe 7500 W/m2 se fosse un corpo nero perfetto.
L'acciaio lucido e' pochissimo emissivo, quello trattato nero va molto meglio. Devi moltiplicare 7500 per un coefficiente
Vedo che hard_coal ti ha gia' risposto .....

Ciao
Mario

 

[mother]

Ok. Grazie a tutti.
A dire il vero mi correggo sarebbero 332°K....il che abbassa i W/m^2.
sempre che non sia sbagliato passare per la legge di Wien:
lambdamax*T=cost=0.003m*K
Dovrebbe essere 0.003 costante universale.

m=linghezza onda
T=[K] temperatura
http://encyclopedie-it.snyke.com/articles/...ge_di_wien.html
lamdamax=0.003*/332°K=9036 nanometri
Lambda=0.003*/T in metri * 1000000000 in nanometri.
Nell'applet java cliccando sul grafico col tasto sinistro del mouse (non rilasciandolo) si può mettere questo al variare del lambdamax come scritto in basso....si va di molto fuori dalla parte dell'infrarosso.

Comunque dovrebbe essere + completa per il calcolo dell'emissione la Wien-Plank.

Con 195°K sarebbe stato: 0.003/195=15385nm...ancora meno rosso e visibile...
Con 195000°K ho: 0.003/195000=585nm...luce bianca?!

Hard_coal guarda qui:
http://www.dalcorso.it/fistec/#lsb
http://encyclopedie-it.snyke.com/articles/...corpo_nero.html

In effetti il parafulmine non fonde e raggiunge una temperatura di 195°K (o forse è meglio dire aumenta di una temperatura di 195°K...cioè aumenta di 200 °C...fusione intorno ai 1500 e austenitizzazione intorno ai 700-800°C)
---------
COAL: c=0,383kj/kgK
---------
-->Kj/Kg....1Mj=1000Kj
---------
COAL: Esecuzione:
DT=Q/mc -> 2exp6/(26,7*0,383) -> 2exp6*/10,23 -> =195,5exp3 °K
---------
Non dovrebbe essere 2Mj/26.7g=2000000j/26.7*1000g=2000Kj/26.7Kg?
Così da 195°K invece che 195000°K.
Ho imparato qualcosa in +.

(PS...certo che quando al tg han mostrato quel fulmine caduto sul campo da calcio in africa aveva lasciato un foro nel terreno...forze elettromagnetiche?)

saluti a tutti e grazie.

 

[Guest]

grazie mother x la correzione!

mi sembrava che qualcosa non andava bene... piccolo errore!
Anche io ho imparato una cosa in +: devo ripassare un'pò.....
Xil fulmine che lascia il buco: un numero impensabile di elettroni scaricati in un piccolo punto in una frazione di secondi sono veramente simpatici!

 

[OggettoVolanteIdentificato]

Saluti ,signori cari.Vi leggicchiavo. Mi son ricordato che tanti anni fa avevo gettato giu' uno schizzo di come ottenere idrogeno e ossigeno ,con l'elettrolisi dovuta all'energia di un fulmine. Ricordo che avevo pensato a un cavo elettrico lungo centinaia di metri,tirato su in atmosfera da un pallone gonfiato ad elio. Il problema era che,una volta che un vascone di acqua aveva prodotto migliaia di metri cubi di idrogeno,vi era la probabilità che scendesse giu' per il filo un secondo fulmine e facesse saltare tutta la centrale in aria.

Oggi lo farei in un altro modo. Punterei sulle nuvole piu' dense un bel raggio laser, ionizzando l'aria ( generando un filo di plasma,in pratica),e il fulmine si incanalerebbe nel fascio laser. Laser che ovviamente funzionerebbe con un singolo impulso,in modo da "prelevare" il fulmine e incanalarlo,una volta giunto a terra, in un conduttore metallico. Ipotizzavo l'uso di uno specchio sul terreno,a 45 gradi,col laser puntato contro. E un elemento metallico "catturafulmini" in prossimità dello specchio. Adesso non tiratemi i pomodori,son solo idee

 

[mariomaggi]

Caro mother (o cara, sei una mamma?),

CITAZIONE

(PS...certo che quando al tg han mostrato quel fulmine caduto sul campo da calcio in africa aveva lasciato un foro nel terreno...forze elettromagnetiche?)​

Ieri hanno mostrato al TG una voragine sulla strada creata dalla pioggia. Se poco prima di parirsi fosse caduto un fulmine, avremmo detto che il fulmine ha creato una voragine!

Forse

su quel campo di calcio c'era del materiale che poteva evaporare facilmente

Ciao
Mario

 

[mother]

In effetti con un ferro di 3 metri circa i calcoli sopra danno risultati forse diversi.





OggettoVolanteIdentificato

WOW....




Ciao

 

[Hellblow]

Salve a tutti

Riguardo l'uso del fascio LASER per catturare il fulmine, il suddetto fascio andrebbe puntato in maniera opportuna in modo da deviare i fulmini che si dirigono verso il parafulmine, piuttosto che puntarlo verso le nuvole, in maniera da risparmiare energia sul fascio. Difatti il LASER ionizzando l'aria perde energia (tanto che i LASER ad uso militare han fasci larghi oltre un metro per evitare la ionizzazione dell'aria.).
Il LASER dovrebbe avere lunghezze d'onda di molto superiori ai 680 nanometri usati per i LASER commerciali, dato che i fotoni non hanno a quelle lungheze d'onda sufficiente energia per provocare il rilascio di elettroni. Inoltre andrebbe concentrato su un diametro massimo di un paio di millimetri. Date le potenze in gioco ora il problema è quello di mantenere il fascio sufficientemente a lungo da poter incanalare il fulmine. Ricordo che si tratta di LASER molto potenti e quindi l'uso continuo non so se è realizzabile (I LASER militari han fasci della durata di un paio di secondi, basati su tecnologia a CO2).

E' possibile puntare il LASER verso le nuvole, ma ripeto...qui nasce un problema di energie, meglio usarlo per tragitti brevi e sfruttare il parafulmine come "esca", lasciando al LASER il compito di "trappola".


ps: Esperimenti di cattura vengono ultimamente condotti in Giappone. Una veloce ricerca su Google darà buoni risultati a proposito.

 

[OggettoVolanteIdentificato]

Ciao, hellblow. Mentre ti leggevo,mi è sorto un dubbio...perchè i laser dovrebbero durare un paio di secondi? questo richiederebbe parecchia energia.Pensavo fosse sufficiente un impulso di pochi milionesimi di secondo,o anche meno.Le nuvole temporalesche le si becca anche a 1km da terra,il fascio non allargherebbe piu' di tanto,basta centrare un banco nuvoloso e un filo plasmatico scaricherà il potenziale della nuvola. Non occorre cercare fulmini con fasci di vari secondi, basta scaricare la nuvola a terra per un istante microscopico,il fulmine nascerà dopo.... Quanto al parafulmine,si ipotizzava infatti di usare uno specchio,lontano dal laser,per evitare che venga danneggiato,e un asticella verticale sullo specchio scaricherà l'energia lungo un cavo( un cavo grosso,ovviamente !

) ...Senti,a proposito della cattura in Giappone, hai visto per caso se la effettuano a laser,o con sistemi diversi,che cosi' cerco meglio su Google? P.S. Non ho compreso il discorso della lunghezza d'onda da utilizzare. Anche usando frequenze infrarosso, l'aria sale di milioni di gradi e si forma un plasma,credo (credo

)

 

[Hellblow]

Partiamo dal Giappone.
Nella terra del sol levante usano un laser ad impulsi, che da quanto ne so è a CO2, chimico quindi, per far da guida al fulmine quando questo punta ad un parafulmine. Questi laser lavorano a poco piu’ di 1000 nanometri…quindi siamo nell’infrarosso e vale il discorso di riscaldamento che proponevi precedentemente. Non ho modo di sapere come funzioni esattamente la cosa...ma posso buttar ipotesi. Ad esempio costruendo un circuito di controllo sufficientemente veloce si puo' far si che quando il parafulmine vien colpito dal fulmine (o anche quando il fulmine è in prossimità di colpirlo) il fascio vien subito lanciato in una direzione opportuna in modo da catturare il fulmine.
Sinceramente io la ionizzazione dei gas mediante laser la vedo utile a ben altro...però in Giappone si son fissati con questa cosa....vedremo. Comunque è fattibile fin qui. La parte difficile è l’accumulazione e la trasformazione di quelle energie. Si tratta di milioni di volt che vengono scaricati in un istante…se facciamo due conti una potenza Watt/ora enorme….sinceramente non ho idea di come si potrebbe accumulare e conservare quella energia in un cosi’ breve lasso di tempo (qualsiasi condensatore impiega un certo tempo per caricarsi…quindi…capisci il problema.)

Laser agli infrarossi...scaldare aria....si ok....ma sarebbe interessante anche ricordare che gli ultravioletti sono degli ionizzanti naturali e quindi…perché non provare ad effettuare l’esperimento con gli ultravioletti? Qui si deve far un conticino per capire a livelli di potenza quali convengano…forse se i Giapponesi usano gli infrarossi…quelli sono i piu’ convenienti.

Ricordiamo che per ionizzare un atomo dobbiamo cedere all'elettrone diversi elettronvolt (mi par di ricordare oltre 9 EV). Un laser commerciale (680 nanometri di lunghezza d'onda per i famosi puntatori) non supera a quella lunghezza d'onda l'elettronvolt. Invece usando laser a lunghezze diverse (ad esempio lavorando alle frequenze infrarosse appunto..oppure usando laser agli ultravioletti, che ripeto sono ionizzanti naturali) dovremmo riuscire a ionizzare l'atomo. Ma qui nasce il problema energetico...in pratica accade che l'energia che i fotoni cedono all'atmosfera è energia che perde il fascio, e quindi un fascio che deve arrivar molto lontano (le nuvole) deve essere estremamente potente. Quindi un sottile fascio concentra di piu' i fotoni....ma qui nasce un'altro problema...di natura elettrica. Quando ionizziamo l'aria accade che questa diventa un conduttore...ma di che natura? Ovvero...che resistenza possiede questo conduttore? Che sezione ha? Andrebbero fatti calcoli per capire quanto il rapporto fra la dimensione del fascio e tutto quello che ci sta intorno va dimensionato. Quindi tutti questi aspetti vanno studiati se vogliamo appieno comprende il fenomeno ed i suoi effetti.

Andiamo avanti....la durata del fascio. Pochi millisecondi non bastano a ionizzare efficacemente l'aria (vuoi per la bassa densità, vuoi per fattori di potenza, vuoi per ritardi vari… a meno di usare potenze davvero enormi) ed inoltre dobbiamo considerare che il fulmine a scendere ci stà un po’ (dato che stiamo parlando di frazioni di secondo). Non solo...dobbiamo esser sicuri di intercettare il fulmine....ecc...quindi pochi millisecondi non credo bastino, in modo particolare mirando alle nuvole dove può presentarsi un nuovo problema…la nuvola và “bucata dal fascio”? Cioè…il fascio deve raggiungere in profondità la nuvola?

Se vuoi colpire le nuvole è importante far si che fra il laser (non usare specchi, punta il laser direttamente) e la nuvola va interposto un sistema che consenta di isolare intanto il sistema che crea il fascio da eventuali correnti (occhio alle interferenze elettromagnetiche, alcuni sistemi a laser sono molto sensibili a queste) ed inoltre creare quel "circuito chiuso" che in effetti consente di scaricare il fulmine. L'arco del fulmine infatti si genera quando si crea un "collegamento" fra terra e nuvola. Quindi se il fascio laser crea il "filo" dobbiamo ricordare di creare anche il contatto a terra.

Ti faccio un appunto....se vuoi crear un sistema simile prima di partire dal laser calcola la potenza di un fulmine, tieni conto di un'abbondante perdita nell'accumularne l'energia....calcola in effetti quanta potenza serve per il laser ed infine vedi quanta potenza ci tiri fuori come utilizzabile. Se non ottieni buoni valori di potenza la strada non va bene perchè in ogni caso i fulmini sono una fonte sporadica di corrente...ed i costi per accumulatori e laser e mantenimento dell'impianto potrebbero non valere il lavoro.

Oh...qui si parla di ioni...

http://www.deparia.com/main/pubbli/artic4/artic4.htm

 

[Conan.Edogawa.detective]

Mi è venuta un idea pazza, riflettendo (Ok, non è mia).

Come ho già detto, lo so pure io che è pazza.

Mettere un palo collegato a una bobina e poi a terra, una bella bobina, con un bel cavo.

In modo da generare un IEM mostruoso ???

Edited by Conan.Edogawa.detective - 4/11/2005, 14:46

 

[OggettoVolanteIdentificato]

ben vengano le idee pazze,ma.....IEM è l'abbreviazione di cosa?