Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 174 dotazů obsahujících »tlak«
45) 3 lopatky větrných elektráren
03. 10. 2007
Dotaz: Dobrý den. Dalo by se prosím jednoduše vysvětlit, proč mají větrníky větrné
elektrárny právě 3 lopatky? Proč je takový větrník efektivnější než např.
šestilopatkový? (Větrné mlýny měly 4 nebo 6). Děkuji. František (František K.)
Odpověď: Třílopatková konstrukce je optimum pro konstrukci větrných elektráren. Patří mezi tzv. rychloběžné stroje (dáno obvodovou rychlostí špiček vrtule). Při větším počtu lopatek by hmotnost strojovny s lopatkami vícelisté vrtule byla příliš veliká. Dále tlak větru působící na listy např. šestilistého rotoru by byl tak velký, že by bylo nutné velmi silně dimenzovat ocelový trubkový stožár větrné elektrárny. To by vedlo k velké hmotnosti strojovny, požadavkům na jeřáb atd. Zvýšená hmotnost by se odrazila i v ceně větrné elektrárny (více materiálu x kilogramová cena materiálu). Z tohoto důvodu se vícelisté rotory používají pouze u malých větrných elektráren řádově do jednotek kilowatt. Vícelopatkové konstrukce (s počtem lopatek roste moment vrtule) se používaly zejména u vodních čerpadel (známé např. u farem z amerických kovbojek). U nás konstrukci vícelistého rotoru historicky používala firma Kunz v Hranicích na Moravě za první republiky právě pro čerpání vody. Je nutné zdůraznit, že lopatky takového větrného kola nemají aerodynamický tvar (v smyslu vztlaku působícího na křídle).
Používání třílistého rotoru u současných větrných elektráren je tedy konstrukční optimum. Při vícelopatkovém stroji roste navíc odpor lopatek, které se brodí ve vzduchu. Každý list má určitý aerodynamický odpor a s jejich počtem pak klesá účinnost větrného rotoru jako celku. Podle tzv. Betzova limitu je teoretická účinnost větrného rotoru necelých 60%. Praktická účinnost současných třílistých rotorů se pohybuje kolem 48%.
(Ing. Vladimír Česenek, ČEZ Obnovitelné zdroje s.r.o.)
Dotaz: Dobrý den. Chtěl bych Vás poprosit o vzorec pro závislost rozpustnosti plynu v
kapalině na vnějším tlaku. Konkrétně mi jde o rozpustnost CO2 ve vodě. Teplotní závislost znám, ale tlakovou nemohu najít. Děkuji a přeji pěkný den. (Standa Jakoubek)
Odpověď: O rozpustnosti CO2 ve vodě v závislosti na teplotě a tlaku si lze udělat představu dle této tabulky:
Dotaz: Dobrý deň, doposiaµ neúspešne hµadám graf bodu varu butánu v závislosti na
teplote a tlaku. Prosím poraďte, kde by som ho mohol nájsť. Ďakujem. (Daniel Spišák)
Odpověď: Graf závislosti teploty varu butanu (n-butanu, tj. lineárního izomeru) na tlaku, resp. graf závislosti rovnovážné tenze páry butanu na teplotě, je zde:
Graf je uprostřed stránky, pozor, tlak je uveden v mm rtuťového sloupce (1mmHg
= 133,33 Pa) a osa má logaritmické měřítko, tj. červená mřížka zobrazuje jednotlivé desetiny (různě velké!) příslušného úseku vymezeného dvěma azurovými vodorovnými linkami. V tabulce nad grafem jsou uvedeny některé dvojice hodnot.
Dotaz: Dobrý den Můj dotaz je ohledně mrznutí vody. Je pravda, že voda o vyšší teplotě
(např.: 8°C) zmrzne rychleji, než voda o teplotě menší (např.: 5°C)? (Petr Rudolf)
Odpověď: Doporučuji, abyste si to sám vyzkoušel. Budeme rádi, když nám pak podáte zprávy o svém experimentování, ať už to dopadne jakkoliv.
Zmíněný jev je v odborné literatuře znám pod názvem Mpemba effect (Mpembův jev) podle spoluautora článku, díky kterému bylo toto téma v minulém století "znovuobjeveno".
Mrznutím vody jsem se zabýval ve své
diplomové práci, z níž zkráceně ocituji závěr:
Teplejší voda skutečně může za stejných výchozích podmínek (až na rozdílné počáteční teploty) zmrznout v celém svém objemu dříve než voda původně studenější. Není to však pravidlem a zdá se to být spíše méně obvyklé. Velká popularita Mpembova jevu (otázka „Která voda zmrzne nejdřív – studená, nebo teplá?” zazněla dokonce v pořadu Nikdo není dokonalý) při jeho ve skutečnosti poměrně nesnadném pozorování (jednak proto, že často vůbec nenastane, jednak proto, že pokud nastane, nemusí být příliš výrazný) spočívá patrně v jeho zdánlivém rozporu s fyzikálními principy. Při bližším pohledu se však tento paradox dá objasnit způsoby přístupnými i středoškolským studentům.
Nejvýrazněji se Mpembův jev projeví v prostředí pokrytém ledem a sněhem (venku na mrazu nebo v poněkud zanedbané mrazničce). Nádoba s horkou vodou se může do takového podkladu protavit, a získat tak výrazně lepší tepelný kontakt s okolím. V praxi pak může rozdíl časů od počátku chlazení až do úplného ztuhnutí pro horkou a pro studenou vodu činit desítky procent.
Původně teplejší voda může zmrznout dříve než voda původně studenější také v případě, kdy se dostatečná část původního objemu díky vyšší teplotě odpaří. Tuhnutí pak probíhá v menším množství vody. Pečlivá hospodyně by si tedy mohla za jistých okolností všimnout, že rychleji získá kostky ledu v případě, kdy vodu před umístěním do mrazicího boxu ohřeje v rychlovarné konvici nebo mikrovlnné troubě. Doporučit jí takový postup ale můžeme jen sotva, protože je skoro určitě výhodnější dát do nádoby vodu studenou a rovnou snížit její množství o to, co by se bývalo vypařilo z horké vody.
Další okolností, která nesporně Mpembův jev podporuje, je přechlazení vody (to je jev, kdy voda zůstává při běžném tlaku v kapalné fázi i při teplotách pod nulou) – to ale pouze v případě, že se původně teplejší voda přechladí méně (tj. na vyšší teplotu) než voda původně studenější (jde o nutnou podmínku). Mpembův jev nastane tím spíše, čím více se teplota přechlazení původně teplejší vody blíží teplotě tuhnutí, případně čím více se teplota přechlazení původně studenější vody blíží teplotě v mrazničce. Přechlazování vody je ovšem do značné míry jev náhodný, takže spoléhat se na něj v jednotlivých pokusech nemůžeme.
Výše uvedené závěry jsem teoreticky i experimentálně ověřil. V citované práci si můžete přečíst o dalších okolnostech, které by mohly mrznutí vody ovlivňovat, najdete tam také odkazy na související články.
