Inkapslat vatten vid -20 eller +120 grader C, vilket alt. genererar högst tryck?

Ja kokpunkten är beroende av trycket.

Vi börjar med vilken volym vattnet skulle få om det tilläts expandera fritt från 50 till 120 grader. Då trycket hos instängt vatten med säkerhet kommer att bli högre än partialtrycket vid 120 grader kan vi skita i allt vad kokning heter.

Äsch, tänkte räkna med volymutvidgningskoefficienten men den ändrar sig för mycket med temperaturen så jag kör med densiteten vid de båda temperaturerna istället. 1,00 l vatten vid 50 ºC väger 988 g. Massan ändras inte och tar vi då 988 g vatten vid 120 grader så har det en volym på 1,05 l. Volymen ökar 5 %.

Vilket tryck krävs då för att komprimera vatten 5 %? Återkommer...

Återkommer: Det här verkar inte helt enkelt, kompressibiliteten är inte heller konstant. Här https://en.wikipedia.org/wiki/Proper...ompressibility står i alla fall
"The low compressibility of water means that even in the deep oceans at 4 km depth, where pressures are 40 MPa, there is only a 1.8% decrease in volume."

Det var värre än jag trodde även om jag kommer ihåg att jag kollade upp det för några år sedan. Bara 1,8 % kompression vid 400 bar, ja då lär det krävas ett djävulstryck för att pressa ihop det 5 %. Anledningen att man i praktiken inte får så våldsamma tryck vid värmning är väl att behållaren också ökar i volym samt fjädrar en del av trycket.

Vad tror ni om lite energires. Vattnets spec värme, isens spec värme och smältvärme för is är ju kända.Kan det ge oss något om krafter vid utvidgning ? Att de är stora det vet vi. Men hur stora ?
Jag tror is varianten smäller av först. Uppvärmningsvarianten påminner om tantens tryckkokare.Den når nog 120 C sådär. Kan stämma med att det tar ca 5 min att koka potatis i den . Då tänker jag på tumregeln att kemiska reaktioner går dubbelt så fort om man ökar temp 10 C.

Har du 120 grader varmt vatten under tryck som sedan plötsligt blir fritt så kommer det förångas direkt, så jo, det skulle nog kunna bli rätt våldsamt. I praktiken beror det mest på hur klotet skulle brista.


Fast stålklotet kommer väl inte bara att expandera utåt? Eller innebär stressökningen att klotet expanderar utan att någonting går "inåt"?

Isen lär spräcka klotet, inte värmen.

I det ögonblicket kommer vattnet att vara överhettat, det har högre temperatur än kokpunkten vid det rådande trycket och en del av det kommer omedelbart att förångas ganska våldsamt. På engelska kallas det flashing och jag är rädd att det inte finns något bättre ord än svengelska flashning, ett extra n bara. Dock blir det vid såhär moderat temperatur ingen stor del av vattnet som förångas. Övertemperaturen i att vattnet håller 120 istället för 100 grader ger ju den energi som finns tillgänglig för förångning och det blir nog bara några procent av volymen gissar jag utan beräkning.

Man hade väl kunnat tänka sig att klotet expanderar från någon neutralyta t ex på halva väggens tjocklek och därifrån växer både utåt och inåt så hålrummets volym krymper men så blir det visst inte utan hålrummet expanderar faktiskt. När man nyttjar värme och kyla för att montera maskindelar med greppassning så värms ju detaljen med "hålet" i och det expanderar då aldrig in mot centrum utan hålets diameter ökar alltid.

Man kan nog betrakta den termiska utvidgningen hos ihåliga saker som en längdexpansion av omkretsen.

Jag får det till att stålets längdutvidgning mellan de temperaturena är approximativt 0,08%

Om det nu stämmer: hur mycket ökar klotets volym? Det borde väl vara nånstans därikring, oavsett vilka konstanter man multiplicerae en sån siffra med så blir det ju lite och ingenting.

Jag vidhåller att det blir en sinnessjuk tryckstegring, såvida inte stålklotet flexar.

Ja, men rent fysiskt gissar jag att det är för att om det skulle expandera inåt (homogent), så skulle det innebär en ökning av densiteten, vilket skapar ett motstånd som gör att nettoexpansionen enbart blir utåt. Eller tänker jag fel?

Ta en titt på vattnets fasdiagram (observera logaritmisk skala för tryck på y-axeln):
https://upload.wikimedia.org/wikiped..._water.svg.png

Ur diagrammet kan man utläsa:
Vattnets ångtryck vid 120C är ungefär dubbla atmosfärtrycket. Inte mycket alltså, ungefär som en ordinär hushålls-tryckkokare.

När vatten fryser vid 0C till is är trycket ungefär 300 MPa, dvs 3.000 gånger atmosfärtrycket!! Din kula kommer DEFINITIVT att spricka när vattnet fryser om den inte är väldigt elastisk. (Skillnaden is 0C och -20C är helt försumbar).

Onekligen intressant. Volymökningen: Volymskalan är längdskalan i kubik så volymökningen borde bli ca 1.08^3 dvs ca 1.24 (utan räknare ). För övrigt tror jag TS antog att volymen på klotet inte ändras.
Min gissning är att isen ger högre tryck än ångan. Som sagt, det borde gå att räkna ut. Helst inte prova!
Frågan borde gå till professor Göran Grimvall som skriver miniproblem i Ny Teknik!

Raderat

Jag får det också till 0,08 % längdutvidgning. Med kvadrat-kubregeln i beaktande tar vi 1,0008^3 och får 0,2 % ökning av kammarens volym. Jag är lite rädd att det inte funkar riktigt så men kammarens volym lär i alla fall öka betydligt mindre än vattnet sett enbart till termisk expansion.

Såhär ett par flygresor senare och äntligen hemma så har jag svängt och tror också på en sinnessjuk eller åtminstone schweinig tryckökning. Nu har vi ännu inte tagit hänsyn till att stålet töjer sig av trycket så det jämnar väl ut sig någonstans mellan sinnessjukt halvhögt beroende på hur tjockt stålet är.

Njaäe, någon ökning av materialdensiteten blir det ju inte om det är ett hålrum som fylls ut med metall.

Jag tänkte också bara på ångtrycket förut men den termiska expansionen hos vätskeformigt vatten kan ge mycket högre tryck än så om det inte tillåts expandera fritt.

Där räknade du med 8 % längdexpansion fast det skulle vara 0,08 % dvs. 1,0008^3.