Sublimering - Energiperspektiv.

Trädvy Permalänk
Medlem
Plats
Malmfälten
Registrerad
Mar 2008

Sublimering - Energiperspektiv.

Jag läser fysik just nu och då tas inte detta upp men jag tycker ändå att det är intressant så skulle vilja veta.
Men efter några googlingar så är jag inte det minsta klokare.

Om vi har ett kg is vid nollgrader celsius så krävs det 334 kJ/kg för att smälta den till nollgradigt vatten.
Om vi har ett kg vatten vid 100 grader så krävs det 2260 kJ/kg för att avdunsta allt vatten.

Hur ser det ut vid sublimering, krävs det då 2260+334=2594kJ/kg?

Lurkar - läser mycket skriver lite. Vill du få min uppmärksamhet är det citat eller pm som gäller.
Jag anser att AIO-kylare har en plats i världen men det är INTE i fullstora ATX-system.

Trädvy Permalänk
Entusiast
Plats
Stockholm
Registrerad
Jul 2001

Väldigt, väldigt bra fråga!

Förvisso ändras värmekapaciteten något vid olika temperaturer, men om vi struntar i det så skulle jag säga antingen "ja - summera smältentalpin och avdunstningsentalpin" eller "enbart avdunstning sker, så enbart energin för avdunstning behövs".

Frågan är om sublimering är att betrakta som ett makrofenomen i praktiken där isen smälter och sedan avdunstar, men smältvattnet är så lite och så temporärt att det inte märks. Eller som det verkliga mikrofenomenet där molekyler i isen lossnar och direkt övergår till gasform.

Så, det kanske är skillnad på sublimering vid noll grader och minusgrader. Det här kan man givetvis slå upp, kolla i tabeller, räkna på, osv. Men jag tyckte det var en rolig fråga att bara fundera på. Energiresonemang är knepiga och det är lätt att hamna fel, även med erfarenhet och högar av akademiska poäng.

Det kan hända att det finns en specifik sublimeringsenergi definierad, men den måste ju då enligt konservationslagen gå att beskriva i termer av smältning och avdunstning. Problemet är ju att en sublimerad gasformig H2O-molekyl fortfarande kan vara "kall", jämfört med en "avkokad" gasmolekyl. Så, frågan är om det finns någon förskjutning i makroskopisk temperatur. Svaret här är troligtvis ja (tänk på evaporering). Is kyls, aldrig så subtilt, när molekyler sublimerar ifrån den, men det är å andra sidan då troligtvis mer ett ytfenomen än ett fenomen där en molekyl inne i isen förflyttar sig och tar sig ut. Fundera i termer om termodynamisk energi, t.ex. Gibbs fria energi. Jag funderar på om s.k. grandpotential kan vara användbart i detta, men sublimering bör ju vara en reversibel process såtillvida att gasmolekyler i luften kan kondensera till is. Så jag vet inte om det är tillämpligt.

Allt jag skriver är förstås ett väldigt omständligt sätt att säga "jag vet inte"! Jag gissar att energin som behövs är [smältenergin vid aktuellt tryck] + [avdunstningsenergin vid aktuell temperatur och tryck], alltså inte 100 grader utan 0 grader.

Det viktiga är att alla summeringar går ihop. Således måste [sublimeringsenergin vid 0 grader] + [energin som krävs för att värma upp gasen till 100 grader] bli samma som den energin som gasen kommer ha vid kokning. Så, sublimeringsenergin = ["det du fick"] - [specifika värmekapaciteten hos vattengasen * m * dT]. Kan vara fel, men poängen är att rätt sätt måste gå att jämka upp exakt med alla alternativa vägar.

http://www.theatlantic.com/national/archive/2012/05/how-the-p...
"If there's a simple lesson in all of this, it's that hoaxes tend to thrive in communities which exhibit high levels of trust. But on the Internet, where identities are malleable and uncertain, we all might be well advised to err on the side of skepticism."

Trädvy Permalänk
Entusiast
Plats
Göteborg
Registrerad
Dec 2005

Ja det är bara att addera ångbildningsentalpi och smältentalpi för att få sublimeringsentalpin. Entalpi är en tillståndsstorhet (state function) vilket betyder att det är oberoende av hur systemet hamnade i tillståndet. Så soliden har en viss entalpi Hsolid och gasfasen har en annan Hgas. Om man då mäter entalpin hos din isbit vid 0 oC och entalpin i vattenångan vid 0 oC så ska alltså skillnaden vara sublimeringsentalpin, ΔHsub = Hgas - Hsolid.

Eftersom det enda vi har gjort är att övergå från fast till vätska och vätska till gas så blir det alltså ångbildningsentalpi plus smältentalpi.

ΔHsub = ΔHvap + ΔHfus.

Stoppar vi in värden för vatten landar vi på 2594 kJ/kg.

Som MBY säger är det inte alltid saker och ting är intuitiva men i det här fallet är termodynamiken snäll eftersom det handlar om tillståndsstorheter.

Q9450, HD4850, 8 GB DDR2 800 MHz, 3x750 GB, Antec 300, Dell 2408WFP, U2410, Qnap TS-419p+ 4x2 TB Samsung F4, Asus UL30A-QX056V, Logitech Z-680, Sennheiser HD380pro, M-Audio FastTrack Pro, Ibanez sa160qm, Ibanez TB 15R, Zoom 505II, Ibanez GSR 200, Ibanez SW 35, Cort AC-15, Squier SD-3 BBL, Yamaha PSR 270, Røde NT1-A, Nikon D200, Nikkor 18-70/3,5-4,5, 70-300VR, 50/1,8, 28/2,8, Tamron 17-50/2,8, 90/2,8, Sigma 30/1,4, SB-800, SB-25, SB-24

Trädvy Permalänk
Medlem
Plats
Västra Götaland
Registrerad
Jul 2008
Skrivet av MBY:

Väldigt, väldigt bra fråga!

Förvisso ändras värmekapaciteten något vid olika temperaturer, men om vi struntar i det så skulle jag säga antingen "ja - summera smältentalpin och avdunstningsentalpin" eller "enbart avdunstning sker, så enbart energin för avdunstning behövs".

Frågan är om sublimering är att betrakta som ett makrofenomen i praktiken där isen smälter och sedan avdunstar, men smältvattnet är så lite och så temporärt att det inte märks. Eller som det verkliga mikrofenomenet där molekyler i isen lossnar och direkt övergår till gasform.

Så, det kanske är skillnad på sublimering vid noll grader och minusgrader. Det här kan man givetvis slå upp, kolla i tabeller, räkna på, osv. Men jag tyckte det var en rolig fråga att bara fundera på. Energiresonemang är knepiga och det är lätt att hamna fel, även med erfarenhet och högar av akademiska poäng.

Det kan hända att det finns en specifik sublimeringsenergi definierad, men den måste ju då enligt konservationslagen gå att beskriva i termer av smältning och avdunstning. Problemet är ju att en sublimerad gasformig H2O-molekyl fortfarande kan vara "kall", jämfört med en "avkokad" gasmolekyl. Så, frågan är om det finns någon förskjutning i makroskopisk temperatur. Svaret här är troligtvis ja (tänk på evaporering). Is kyls, aldrig så subtilt, när molekyler sublimerar ifrån den, men det är å andra sidan då troligtvis mer ett ytfenomen än ett fenomen där en molekyl inne i isen förflyttar sig och tar sig ut. Fundera i termer om termodynamisk energi, t.ex. Gibbs fria energi. Jag funderar på om s.k. grandpotential kan vara användbart i detta, men sublimering bör ju vara en reversibel process såtillvida att gasmolekyler i luften kan kondensera till is. Så jag vet inte om det är tillämpligt.

Allt jag skriver är förstås ett väldigt omständligt sätt att säga "jag vet inte"! Jag gissar att energin som behövs är [smältenergin vid aktuellt tryck] + [avdunstningsenergin vid aktuell temperatur och tryck], alltså inte 100 grader utan 0 grader.

Det viktiga är att alla summeringar går ihop. Således måste [sublimeringsenergin vid 0 grader] + [energin som krävs för att värma upp gasen till 100 grader] bli samma som den energin som gasen kommer ha vid kokning. Så, sublimeringsenergin = ["det du fick"] - [specifika värmekapaciteten hos vattengasen * m * dT]. Kan vara fel, men poängen är att rätt sätt måste gå att jämka upp exakt med alla alternativa vägar.

Det första man får lära sig i termodynamik är att tillståndsfunktioner såsom entalpi är oberoende av hur man tog sig dit och enbart beror på sluttillståndets temperatur, tryck och volym.

Valfri förändring av entalpitillståndet kan alltså beräknas genom "omvägar" såsom att räkna på
ΔH(uppvärmning av isen till 0°) +
ΔH(smältning vid 0°C) +
ΔH(uppvärmning av vattnet till 100°C) +
ΔH(avdunstning av vattnet vid 100°C) +
ΔH(nedkylning av vattenångan till ursprungstemperaturen)
= ΔH(sublimering vid ursprungstemperaturen).

Praktiskt när man bara har litteraturvärden för tillståndsförändringarna givna vid vissa temperaturer och tryck.

Quad-quad core med kvävekylning och kokvattenreaktor.

Trädvy Permalänk
Entusiast
Plats
Stockholm
Registrerad
Jul 2001
Skrivet av aniron:

Det första man får lära sig i termodynamik är att tillståndsfunktioner såsom entalpi är oberoende av hur man tog sig dit och enbart beror på sluttillståndets temperatur, tryck och volym.

Valfri förändring av entalpitillståndet kan alltså beräknas genom "omvägar" såsom att räkna på
ΔH(uppvärmning av isen till 0°) +
ΔH(smältning vid 0°C) +
ΔH(uppvärmning av vattnet till 100°C) +
ΔH(avdunstning av vattnet vid 100°C) +
ΔH(nedkylning av vattenångan till ursprungstemperaturen)
= ΔH(sublimering vid ursprungstemperaturen).

Praktiskt när man bara har litteraturvärden för tillståndsförändringarna givna vid vissa temperaturer och tryck.

Precis! Det är därför som energin kan beräknas utifrån värmemängdsskillnaden mellan vattengas¹ vid 100 grader och vattengas vid 0 grader. Alla additioner och subtraktioner ska leda till samma svar. Finns det nettoenergier över, så måste de attribueras till fenomenet, i detta fall sublimering. Något som möjligen kan ställa till det i praktiska försök är hystereseffekter. Dessa bryter naturligtvis inte mot någon termodynamisk princip, men kan dölja saker. Exempelvis underkylt vatten, mpembaeffekten eller om sublimering är precis samma väldefinierade problem vid minusgrader som t.ex. vid vattnets trippelpunkt.

1) Jag skriver "vattengas" eftersom "ånga" i vardagligt tal kan åsyfta både vatten i gasform eller vatten i dimform.

http://www.theatlantic.com/national/archive/2012/05/how-the-p...
"If there's a simple lesson in all of this, it's that hoaxes tend to thrive in communities which exhibit high levels of trust. But on the Internet, where identities are malleable and uncertain, we all might be well advised to err on the side of skepticism."

Trädvy Permalänk
Medlem
Plats
Malmfälten
Registrerad
Mar 2008

Jag tackar för alla bra svar, det har lett mig en bit i mitt filosoferande!

Lurkar - läser mycket skriver lite. Vill du få min uppmärksamhet är det citat eller pm som gäller.
Jag anser att AIO-kylare har en plats i världen men det är INTE i fullstora ATX-system.

Trädvy Permalänk
Entusiast
Plats
Stockholm
Registrerad
Jul 2001
Skrivet av Litenskit:

Jag tackar för alla bra svar, det har lett mig en bit i mitt filosoferande!

Bra inställning! Det låter sunt att "filosofera" kring dessa saker, eftersom de dyker upp om och om igen. Just det där med att allting ska kunna summeras upp (vanligen ställer man upp det med subtraktioner och additioner så att resultatet alltid ska bli noll), oavsett hur eller vilken väg, är en viktig princip. Den gäller inte bara temperaturer och energier, utan saker som spänning och ström (Kirchoffs lagar exempelvis och Meshnätverk), massa, tryck, etc.

http://www.theatlantic.com/national/archive/2012/05/how-the-p...
"If there's a simple lesson in all of this, it's that hoaxes tend to thrive in communities which exhibit high levels of trust. But on the Internet, where identities are malleable and uncertain, we all might be well advised to err on the side of skepticism."