Tuhnutí vody

Anonym44851428.08.2012 21:53 Nahlásit
Dobrý den, chci se zeptat za jak dlouho dosáhne 50 litrů vody teploty O stupnů (počáteční teplota byla pokojová cca 20 stupnů), když vodu dám do prostředí, kde bude teplota -10 stupnů. (popřípadě by mě taky zajímalo kdyby místo vody bylo pivo). A jestli byste mi mohli říct jak se to spočítá, abych si to mohl spočítat taky pro jiné hodnoty. Děkuji za odpověd

Odpovědi

Přidat odpověď ▾

Diskuze

Mezek28.08.2012 22:30 Nahlásit
Představuješ si to jak Hurvínek válku. Jak "dám 50l vody o teplotě 20°C do prostředí -10°C" - bude to v uzavřené nebo otevřené nádobě nebo to tam budeš nastřikovat? Jak bude udržovaná teplota -10°? To tvoje prostředí bude nějaká komora. Bude voda v kontaktu s chladicím zařízením, nebo bude chlazení udržovat teplotu vzduchu v komoře a vzduch bude zprostředkovávat přenos tepla mezi vodou a výměníkem chladicího zařízení? A to výčet podmínek ještě není úplný. Jak vidíš, na takovou jen zdánlivě jednoduchou otázku neexistuje odpověď a kdybys měl základní znalosti z termiky a termodynamiky, tak bys ji nemohl ani položit.
Anonym44857129.08.2012 08:37 Nahlásit
Předpokládej, že teplota vzduchu v nějaké komoře bude -10 a bude pořád konstantní. Jinak to ostatní: uzavřená nádoba, voda bude v sudu z nerezové oceli s tloušťkou pláště 2 cm a průměrem 35 cm, chlazení bude pomocí vzduchu a bude zprostředkovávat přenos tepla ze sudu.
L.Sarb29.08.2012 10:00 Nahlásit
Myslím, že ta Mezkova odpověď je vyčerpávající. Vzhledem k tomu, že se chystáš chladit hmotnostně skoro tolik nerezu jako vody (nebudu to přesně počítat), tak si osvoj alespoň základní pojmy termiky a termodynamiky. Pak to může k něčemu vést, takhle je to o ničem.
Anonym44857129.08.2012 10:18 Nahlásit
Kdyby si mi radši napsal, co by si chtěl ještě vědět, nějakou další podmínku, tak mi napíšeš tenhle rozum... Udělal jsem asi chybu a ptal se tady. Omlouvám se za to a nevěděl jsem, že tady musím pokládat otázku jenom, když tomu tématu rozumím. A jestli mi budete odpovídat stylem, že bych k tomu měl mít aspoň základní vědomosti o termice a termodynamice, tak se ani neobtěžujte, to už jste mi napsali...
Mezek29.08.2012 10:28 Nahlásit
50kg vody při ochlazení z 20°C na 0°C znamená odvedení 20*50*4,2 = 4,2MJ tepla. Pokud bys chtěl vodu ještě převézt na led, bylo by to dalších 50*334 = 16,7MJ. Takže potřebuješ především dimenzovat chladicí agregát, který ze vzduchu odebere 21MJ za potřebnou dobu. K tomu je třeba ještě připočítat tepelné ztráty celého zařízení na studené straně. Vlastní chladnutí vody pak bude záviset na koeficientech přestupu tepla voda-nerez a nerez-vzduch. Při tuhnutí vody se situace dál zkomplikuje, protože vrstva ledu se bude tvořit na stěnách, takže přestup tepla bude přes další rozhraní.
Koeficienty přestupu tepla se dají najít v odborné literatuře, kterou nemám k dispozici, takže proto jen obecné vysvětlení.
Anonym44857129.08.2012 12:12 Nahlásit
Díky za vysvětlení, celkem to i chápu a ty výpočty souhlasí s tím co jsem si na našel a sám vypočítal. Já nechci, aby mi voda přešla na led, takže mě zajímá pouze ta energie 4,2 MJ, kterou potřebuju odvést. A ty koeficienty přestupu tepla předpokládejme, že si je najdu. Ale jestli bych tě mohl ještě otravovat měl bych na tebe poslední dvě otázečky. 1) říkám dobře, že agregát o výkonu 200W odebere energii 4,2MJ za 21 hodin. Je to správně? 2) čistě bez výpočtů a pouze podle tvého odhadu bych chtěl vědět tvůj tip za jak dlouho to bude na teplotě 0 stupňů.
Anonym44843529.08.2012 12:35 Nahlásit
448571, neber si to tak, on pan L.S. se rád předvádí a ochotně poradí i tam, kde poradit neumí.
Je pravda, že tvůj dotaz byl tak obecný, že "opravdová" odpoveď na něj je prakticky nemožná, ale to co napsal Mezek naprosto stačilo...
L.Sarb29.08.2012 12:41 Nahlásit
Tady nejde o to, že tématu nerozumíš, ale o to, že v podstatě nevíš nač se ptáš, a odpovědí také neporozumíš. V jakém čase se požadovaný děj odehraje, záleží na mnoha proměnných faktorech. Relevantní otázka by byla : Jde to spočítat ? Ty ale píšeš : Spočítejte mě to a dejte mě univerzální vzoreček. Nelze, neexistuje.
thriller29.08.2012 12:47 Nahlásit
Anonym se očividně zajímá o vychlazené pivo :)

Pokud chceš odhadnout, za jak dlouho se ti pivo v sudu vychladí z pokojové teploty, potřebuješ k tomu znát jen pár faktů:
základní vzorce a rozumy o přestupu tepla z piva přes stěnu sudu do okolního vzduchu: cs.wikipedia.org/wiki/P%C5%99estup_tepla
tepelná vodivost oceli: na obrázku v odkazu en.wikipedia.org/wiki/Thermal_conductivity
koeficienty přestupu tepla z vody přes nerez do vzduchu a další jsou uvedeny v tabulce: www.engineeringtoolbox.com/overall-heat-transfer-coefficients-d_284.html

Skutečnou dobu pak nejrychleji získáš experimentem:)
L.Sarb29.08.2012 12:50 Nahlásit
448435, klidně s tebou souhlasím, i s tím, ať si to tolik nebere, i s tím, že radit je také umění, a není závislé na znalostech. Stejně jako je umění klást otázky.
Anonym44857129.08.2012 13:08 Nahlásit
L.Sarb: Dobře, už jsem tedy pochopil, že to nespočítám, je to moc složitý. Ale bez všeho počítání a všeho okolo a i kdyby si se spletl o skutečný výsledek by byl úplně jiný, tak povíš mi čistě tvůj tip? Stačí mi jeden časový údaj to je celé. Díky
thriller29.08.2012 13:08 Nahlásit
Řádově odhad vychází na 8 hodin, pokud vnější prostředí okolo sudu bude vzduch o T=0°C.
thriller29.08.2012 13:10 Nahlásit
Mimochodem, takovej sud z nerezi o tlouštce stěny 2 cm by měl nejmíň 110 kg.
Mezek29.08.2012 13:12 (Upr. 29.08.2012 13:30) Nahlásit
Pokud by agregát měl užitečný výkon 200Ws, odebere 4,2MJ za 5,83 hodiny. Pokud těch 200W je příkon, pak jeho užitečný výkon jako tepelného zdroje (a tedy i účinnost), závisí na teplotě okolí, agregát totiž "čerpá" teplo z prostředí -10°C do prostředí s vyšší teplotou. Kromě toho celé zařízení bude mít tepelné ztráty v závislosti na kvalitě tepelné izolace zařízení. Pak tepve nastupuje problematika přestupu tepla z kapaliny na stěnu sudu, přes stěnu do vzduchu a ze vzduchu na výměník agregátu. Vezmi si technickou specifikaci většího mrazáku a tam najdeš výkon při mrazení potravin.
Anonym44843529.08.2012 13:21 Nahlásit
L.Sarb 29.08.2012 12:50: Též naprosto souhlasím :-)
thriller: že by pivo na 0°?
L.Sarb29.08.2012 13:36 Nahlásit
Pokud doma do mrazáku dáš 50kg masa, budeš ho zamrazovat cca 48h. Tam se jedná ovšem o teploty nižší a je to limitováno příkonem toho mrazáku. Jinak 100l sud ti v zimě při -10C° nepromrzne za jedinou noc (12h). Led se ti utvoří na hladině, stěnách a dně. Střed bude zamrzat pomalu. Tuším, že ani 10l kbelík za jednu noc nepromrzne. Chybí tam cirkulace a led izoluje, tj. snižuje se výměna tepla s nárůstem ledové krusty. Čili, kdyby jsi to chtěl počítat, tak kromě nerezu, vzduchu, musíš započítat i postupný nárůst ledu. Ty jsi se ptal ovšem původně na teplotu 0°C.
Anonym44851429.08.2012 14:10 Nahlásit
Můj případ je přesně: koupím 50l sud piva, který bude mít teplotu tak 20 stupňů, přivezu to domů a dám celý sud do mrazáku. Ten sud bude v mrazáku natěsno, okolo sudu bude pouze pár centimetrů na každý straně. Mrazák bude úplně běžný a bude nastaven zhruba na průměrný výkon. A jde mi o to, jak dlouho ho tam můžu maximálně mít a aby mi nezačalo určitě namrzat pivo, takže ideální teplota by třeba 1 stupeň. Tipne si někdo nějaký čas?
L.Sarb29.08.2012 17:03 Nahlásit
Na to ti už odpověděl Mezek. Pokud podělíš 4,2MJ tepla příkonem, dostaneš čas. Je to přibližná hodnota. Tak si projdi co ti Mezek napsal.
Osobně dávám přednost si vzít sud z pivovaru i s výčepákem, tedy chlazením. :-)
Mezek30.08.2012 07:02 Nahlásit
Viděl bych problém s prouděním vzduchu okolo sudu, zvlášť pokud sud nebude v kontaktu s výměníkem a pokud výměník nebude nad sudem. Velmi by pomohl vhodně umístěný 12cm větrák, jaký se používá v počítačích.
L.Sarb30.08.2012 08:20 Nahlásit
Ventilátor. Proudění vzduchu to ovlivňuje hodně. Např. auto (voda v chladící soustavě) do cca -5°C za bezvětří přes noc nezamrzne (alespoň se to říká, a tak nějak to platí), ale stačí trochu větru a je zle. Pro představu se říká, že se 5-6x se zvýší intenzita chlazení. Platí i pro oblékání. Ono mnoho fyzikálních zákonů se projevuje v denním životě, což mne ostatně hlavně zajímá. (Mezek to na rozdíl ode mne umí i spočítat.)
Mezek30.08.2012 08:35 Nahlásit
Ne vždycky a občas taky s chybami, když už.
Rampelník30.08.2012 10:07 Nahlásit
Já teda neumím vypočítat za jak dlouho zmrzne voda ale když sme chladili sud tak ta voda kolem byla slaná "říkali tomu solánka" a fungovalo to perfektně..
L.Sarb30.08.2012 10:18 Nahlásit
Jenom slaná voda ? Nebo to na začátku byl led se solí. Tak se dříve dělala zmrzlina.
L.Sarb30.08.2012 12:42 (Upr. 30.08.2012 12:43) Nahlásit
No, kdyby to byla jen NaCl, Tak ta při rozpouštění sníží teplotu "jen" o 2,5 °C.
Ale "rychlosůl", do které se používá i dusičnan sodný, tak ten sám o sobě při rozpouštění dokáže snížit teplotu o 18°C (z 13,2 na -5,3 °C).
Podle tabulek : na 100 dílů vody a) 36 b) 75 dílů soli.

led + NaCl : 3/1 = -20 °C
Mezek31.08.2012 11:55 Nahlásit
Byl tam taky určitě výměník chladicího zařízení s povrchovou teplotou menší než 0°C a solanka složila k přenosu tepla z ochlazovaných částí na výměník. Třeba v pultech na výrobu sycené vody (CO2) bývají trubkové hady chladicího agregátu a potrubí na chlazení sycené vody umístěny ve vaně se solankou.
Anonym Nemiqox29.03.2018 09:34 Nahlásit
Tolik lidí se zlatým srdíčkem jsem viděl naposledy ve filmu pro pamětníky :D. Ale to skryté pivo za vodu, to je pecka :D. Čech co chce dělat doma párty, ale nechce vypadat jako opilec.
Přidat komentář do diskuze ▾