drukverschillen

Bertus Wikkerink stelde deze vraag op 13 mei 2024 om 16:26.

Het lukt mij niet om een tekening van mijn model in te voegen hier.

U hebt mij bij de eerste vraag van mij een kleine tekening bij Uw antwoorden gegeven. Die was correct.

Het gaat wederom om twee vierkante U-vormige buizen.

Alle vier de poten van die twee U-vormen zijn even lang.

Als ik de U-vormen naast elkaar zet heb ik 4 poten/kolommen naast elkaar.

Van links naar rechts nummer ik deze kolom 1, kolom 2, kolom 3 en kolom 4.

Aan de bovenkant zijn de kolommen 2 en 3 met elkaar verbonden. Aan de bovenkant van dit verbindingsstuk komt een terugslag ventiel opdat ik daar lucht in kan blazen.

Kolom 1 en kolom 2 hebben een twee keer zo grote inhoud/doorsnede als de inhoud/doorsnede  van kolom 3 en 4.

Ik neem twee vloeistoffen met verschillend soortelijk gewicht. Het soortelijk gewicht van de ene vloeistof is twee keer zo hoog als van de andere vloeistof. Ik vul kolom 1 en 2 tot de helft  met de zwaardere vloeistof en kolom 3 en 4 tot halfweg met de lichtere vloeistof. Ik blaas lucht in de installatie bij het terugslag ventiel en de vloeistof peilen dalen in kolom 2 en 3. In kolom 1 en 4 stijgen de vloeistof peilen. In kolom 4 twee keer zo hoog als in kolom 1. Logisch. Want in elk van de vier kolommen met de druk op 1 vloeistofdeeltje(op dezelfde hoogte als in de andere 3 kolommen) gelijk zijn. Hierbij mag alleen het gewicht van de vloeistof boven dat deeltje worden geteld.

En aangezien het soortelijk gewicht de helft is, zal het peil twee keer zo hoog stijgen opdat de druk op dat deeltje gelijk is aan de druk van de vloeistof boven het deeltje in kolom 1.

Nu sluit ik kolom 1 en 4 af en doe de test nogmaals. De lichte vloeistof kan niet verder stijgen en het gas(de lucht) boven het peil van de lichte vloeistof wordt samengeperst. En omdat de ruimte boven het vloeistofpeil van de lichtere vloeistof de helft is van de ruimte boven de zwaardere vloeistof, zal de druk boven de zwaardere vloeistof ook twee keer zo hoog zijn. Nu heb ik twee eenheden: de druk (in bar) van de lucht voren de vloeistofpeilen en het gewicht van de vloeistof boven elk vloeistofdeeltje op dezelfde hoogte in iedere kolom. Maar. Ik wil dat het peil van beide vloeistoffen even hoog komt. Hoeveel groter moet dan de ruimte boven het peil van de zwaardere vloeistof zijn. En hoeveel als het ene soortelijk gewicht 1.5 keer hoger als de andere en derhalve de inhoud ook 1.5 keer groter is? Ik begrijp dat op elk deeltje de gas(lucht)druk en het gewicht van de vloeistof drukt. Bij het voorbeeld van twee keer het soortelijk gewicht en derhalve ook twee keer zo grote inhoud van kolom 1 en 2, komt dan ook automatisch het peil op gelijke hoogte? Of moet de inhoud worden aangepast om gelijk peil te bereiken? En hoe bereken ik dit?  

 

Reacties

Theo de Klerk op 13 mei 2024 om 17:47

Ik zou eens een goede beschrijving zoeken van wat druk voorstelt (kracht/oppervlak, alleen afhankelijk van wat er aan hoogte van de vloeistofkolom is, ongeacht breedte/lengte) en daarmee je situatie uittekenen. Het lijkt steeds om hetzelfde te gaan. Wat wil je overigens steeds met die 4 kolommen vloeistof bereiken?

 

> En omdat de ruimte boven het vloeistofpeil van de lichtere vloeistof de helft is van de ruimte boven de zwaardere vloeistof, zal de druk boven de zwaardere vloeistof ook twee keer zo hoog zijn

 

Dit begrijp ik niet. Gassen kunnen makkelijker worden samengedrukt en houden zich aan de gaswet van Boyle:  pV = constant (bij vaste hoeveelheid gas en zelfde temperatuur). De druk van het gas is niet afhankelijk van de dichtheid van de vloeistof eronder. Alleen van de hoeveelheid gas en de grootte van de ruimte:  pV = constant  dus kleiner volume V geeft een grotere druk p en wel zo dat product pV dezelfde waarde houdt.

Jan van de Velde op 13 mei 2024 om 18:15

Bertus Wikkerink

Het lukt mij niet om een tekening van mijn model in te voegen hier.

dag Bertus,

 

zie uitlegfilmpje in bijlage.

plaatjes zeggen vaak 100 keer zoveel als woorden.

 

Groet, Jan

Bertus Wikkerink op 13 mei 2024 om 21:31

Dank U wel mijnheer Jan voor deze uitleg.

Bertus Wikkerink op 13 mei 2024 om 22:13

Geachte heer Van de Velde,

Klopt. Het gaat steeds om de vier kolommen.

Wat ik wil bereiken is, dat de vloeistof peilen van de twee vloeistoffen(met verschillend soortelijk gewicht) op dezelfde hoogte komen.

Natuurkundige wetten leren ons dat een lichtere vloeistof met haar peil hoger zal eindigen als de druk boven beide vloeistoffen gelijk is. Dit. Omdat de vloeistof deeltjes(in elke kolom op dezelfde hoogte) in alle vier de kolommen dezelfde druk moeten ervaren. Dus moet er boven het vloeistof deeltje met het lichtere soortelijk gewicht, meer lichtere vloeistof zijn.

Dit is voor mij helemaal helder.

Evhterxwat ik van U heb bijgeleerd, is dat de druk van het gas boven het vloeistof peil van druk kan verschillen. Dus is het mogelijk om de verhouding van de ruimtes van het gas boven de vloeistof peilen aan te passen en daarmee een verhouding kan worden gecreëerd waarbij het peil van de lichtere vloeistof op dezelfde hoogte komt als het peil van de zwaardere vloeistof. En dat allemaal omdat de druk op de vloeistof deeltjes in de 4 kolommen op dezelfde hoogte gelijk moet zijn.

Maar als ik naar de beginsituatie kijk waarbij de druk van het gas boven de peilen gelijk is, dan wordt die gelijke druk in alle 4 kolommen op dezelfde hoogte bereikt met het extra gewicht van de lichtere vloeistof boven het deeltje in de lichtere vloeistof. Ook makkelijk uit te rekenen. Maar met verschillende druk van de gassen boven de zwaardere en de lichte vloeistof, kan ik de gasdruk en het gewicht van de lichtere vloeistof niet bij elkaar optellen om de druk op dat vloeistof deeltje uit te rekenen. Daarom vroeg ik mij af hoeveel hoger de gasdruk boven de lichtere vloeistof moet zijn om de peilen gelijk te krijgen.

Het verschil in soortelijk gewicht van de beide vloeistoffen bepaald de steiging van het peil van de lichtere vloeistof omdat het totale gewicht van de vloeistof boven elk deeltje gelijk moet zijn aan dat in de zwaardere vloeistof.(bij gelijke druk boven de peilen)

En de grootte van de ruimtes(bij gelijke druk uitgeoefend op de gassen in die ruimtes) bepaald de druk. Ook helder na uitleg van U en ook te berekenen. Maar. Hoeveel druk ik nodig heb(dus hoeveel verschil in grootte de ruimte boven de vloeistoffen van elkaar moet verschillen) om de peilen op gelijke hoogte te krijgen, zou ik willen kunnen uitrekenen.

Stel: we gebruiken een vloeistof met een dubbel zo hoog soortelijk gewicht als dat van de andere vloeistof.  En. We hebben de inhoud van kolommen 1 en 2 ook dubbel zo groot als van kolommen 3 en 4.  En.

We doen de zwaardere vloeistof in kolom 1 en 2 en de lichtere in kolom 3 en 4. We blazen lucht in bij het terugslag ventiel totdat de peilen gelijk zijn. Volgens mij is dan de druk op elk vloeistofdeeltje op dezelfde hoogte in alle kolom gelijk omdat in kolom 1 op dat deeltje het gewicht van de zwaardere vloeistof drukt(twee keer zo groot als dat van de lichtere) en de druk van het gas boven het peil(de helft van de druk van het gas bij de lichtere) en op het deeltje(op dezelfde hoogte) in kolom 4 de druk van de lichtere vloeistof(de helft in gewicht van de zwaardere) en de druk van het gas(twee keer zo groot als bij de zwaardere). Echter of de peilen gelijk zijn is mij hierbij een raadsel. Wel begrijp ik de druk verhalen: vloeistof gewicht boven het deeltje + de gasdruk.

Zouden de peilen in dit geval op gelijke hoogte zijn, dan zou dat betekenen dat het druk verschil dezelfde kracht uitoefend(als de extra vloeistof) op dat deeltje als wanneer er aan de bovenkant geen drukverschil was. Dat zou dan weer betekenen dat de peilen altijd op gelijke hoogte komt als de verhouding van de ruimtes boven de vloeistof peilen dezelfde is als de verhouding in soortelijk gewicht. Sterker nog. Bij nog meer verschil dan de verhouding gelijk aan die van van het soortelijk gewicht, zou het peil van de lichtere vloeistof zelfs nog lager kunnen eindigen dan het peil van de zwaardere vloeistof. Toch?

 

Theo de Klerk op 13 mei 2024 om 22:30

>Wat ik wil bereiken is, dat de vloeistofpeilen van de twee vloeistoffen(met verschillend soortelijk gewicht) op dezelfde hoogte komen.

 

Dat gaat dus niet lukken. Stel 2 vloeistoffen A en B met soortelijk gewicht  ρ1 en 1/2 ρ1. Om  op elk horizontaal niveau eenzelfde druk te geven  zal 2 cm hoge A een gelijke druk geven als 4 cm hoge B. Daarmee zijn de niveau's niet en nooit gelijk hoog.

 

Met gas in een of  beide buizen is dit wel mogelijk - al zal het in beide buizen een andere druk hebben. Bijvoorbeeld de tekening hieronder. De rechter buis met zwaarder A zal deels gevuld zijn. Erboven is een vacuum: geen gas.  De linkerbuis met B is gevuld tot gelijk niveau als A. Maar de buis komt druk tekort: B levert maar de helft van wat dezelfde hoogte A levert. Dat kan worden gecorrigeerd door boven B een gaslaag te stoppen die de benodigde extra druk levert (ook de helft van wat kolom A levert). Hoeveel gas daarvoor nodig is hangt af van het volume en de temperatuur want pV = nRT ofwel  n (=aantal mol) = RT/(pV)

Blijft mijn vraag overeind waarom je iets als die constructie met 4 kolommen en terugslagkleppen en de rest wilt hebben? Plannen om iets te construeren?

Jan van de Velde op 13 mei 2024 om 23:09

Bertus Wikkerink

Dank U wel mijnheer Jan voor deze uitleg.

dag heer Wikkerink,

Het enige gevolg daarvan tot nu toe is echter een verhaal van 2 kantjes A4 zonder enige verklarende afbeelding. Een verhaal waarvan ik vermoed dat ik de bedoeling niet geheel begrijp. En al verschillende keren las ik uwerzijds een reactie "heel helder, dank" maar toch lijkt elk volgend probleem weer op het vorige, dus zó helder kan onze uitleg niet zijn doorgekomen tot nu toe. 

Waar een probleemstelling niet duidelijk is gaan we al snel, ongemerkt soms, langs elkaar heen praten. Maakt de probleemstelling eens duidelijk met een afbeelding met legenda. Zo'n afbeelding kan ook een foto zijn van een papieren schets. 

Groet, Jan

Bertus Wikkerink op 14 mei 2024 om 11:00

Geachte heren,

Dank voor alle moeite doe U neemt om uit te leggen. Ik ga U zeker hetgene ik probeer te construeren uitleggen. Maar. Tot nu toe kan dit niet helemaal in de openheid. Ik zal aan de hand van Uw uitleg een werkende constructie moeten maken en als die doet wat ik denk, krijgt U die hier te zien.(in de openbaarheid) Ik heb mijn neus al te vaak gestoten om dat nu al te doen.

Vandaar mijn verzoek, eerder, om U dit buiten dit platform te laten zien. U kunt dan meteen aangeven of het kan of niet kan. En in beide gevallen mag het dan hier op dit platform komen.

Dus ik hoop dat U voor mij nog geduld kunt opbrengen.

Met vriendelijke groet,

Bertus Wikkerink 

Theo de Klerk op 14 mei 2024 om 13:37

>Tot nu toe kan dit niet helemaal in de openheid.

 

Dat hebben we eerder gehoord. Meestal om verkeerde redenen. Maar als dat zo is, dan gaan we er hier ook  verder geen tijd aan besteden want waarschijnlijk gaat het om constructies waar nog veel meer aan fout is.

 

Bertus Wikkerink op 15 mei 2024 om 08:45

Ik kan U hierbij een tekening sturen van de constructie.

Theo de Klerk op 15 mei 2024 om 09:04

En wat wordt het geacht te doen? Toch niet zo'n "gratis energie" geval? De zoveelste pepetuum mobile die vergeet dat er energiebehoud is en niet zomaar krachten uit het niets komen die gratis aan het werk gaan?

Bertus Wikkerink op 15 mei 2024 om 09:04

Ik heb het bij alle vragen over het blauwe gedeelte gehad. In bakje 6 zit een tussenschot die het gas(in dit geval lucht met 1 atmosfeer) boven de vloeistofpeilen in het blauwe gedeelte in kolom 1 en 4 gescheiden houdt. Dus de ruimtes boven de vloeistofpeilen in het rode gedeelte Ijn van binnen verschillend groot. Omdat er, als ik kolom 1 en 2(blauwe gedeelte) half vul met de zwaardere vloeistof, ook lucht zit boven de zwaardere vloeistof(en dus geen vacuum) zal ook daar een druk ontstaan. En. Als ik kolom 3 en 4 half vul met de lichtere vloeistof en er daar ook lucht zit(beide ruimtes met 1 atmosfeer) en ik de vloeistofpeilen op gelijke hoogte wil krijgen, zal ik de inhoud van kolom 1 en 2 (RODE GEDEELTE) zoveel groter moeten maken dat het luchtdruk verschil boven de vloeistoffen precies zo groot is dat de peilen gelijk komen. Immers het soortelijk gewicht + de gasdruk van de lucht boven elke vloeistof bepalen de druk op elk vloeistof deeltje op dezelfde hoogte in elke kolom(blauwe gedeelte). Ik hoop dat mijn uiteindelijke bedoeling hiermee duidelijker wordt. Maar. Hoe bereken ik hoe groot het verschil van die ruimtes miet zijn als ik ook rekening moet houden met de samenpersing van de lucht boven de zwaardere vloeistof. Die is kleiner door het verschil in grootte met de ruimte boven de lichtere vloeistof.

Alle antwoorden gingen er vanuit dat aan 1 kant de kolom open zou zijn of een vacuum boven de vloeistof had. En dat ligt volledig aan mij. Mijn wens is dat ik op papier kan uitleggen(met de juiste natuurkundige wetten) aan anderen dat het mogelijk is om dat punt van gelijke peilen te bereiken. Mijn excuses voor de onduidelijkheden van mijn kant. En van mijn beperkte achtergrond. Ik ben nu pas, nu ik met pensioen ben echt geïnteresseerd geraakt in deze technieken.

Theo de Klerk op 15 mei 2024 om 09:46

Ik zie nog steeds niet wat deze constructie moet opleveren.

 

>Omdat er, als ik kolom 1 en 2(blauwe gedeelte) half vul met de zwaardere vloeistof, ook lucht zit boven de zwaardere vloeistof(en dus geen vacuum) zal ook daar een druk ontstaan. 

 

 Er "ontstaat geen druk", er is druk. Gas of vloeistof hebben een druk. Vloeistof en gas allebei door het gewicht van bovenliggende lagen. Die wordt tegengewerkt door beweging van de deeltjes die "terugduwen" zodat er een evenwicht ontstaat (geen stroming of wind). Maar met hoge druk onder veel lagen. Dus "vullen met lucht van 1 atm" is een hoeveelheid gas inbrengen die uit zoveel deeltjes bestaat dat ze op alle wanden van het vat een druk van 1 atm uitoefenen (en iets meer op de lagere regionen dan hoger).

 

>Als ik kolom 3 en 4 half vul met de lichtere vloeistof en er daar ook lucht zit(beide ruimtes met 1 atmosfeer) en ik de vloeistofpeilen op gelijke hoogte wil krijgen, zal ik de inhoud van kolom 1 en 2 (RODE GEDEELTE) zoveel groter moeten maken dat het luchtdruk verschil boven de vloeistoffen precies zo groot is dat de peilen gelijk komen.

 

Als ik snap wat je zegt staat hier onzin. En raad ik nogmaals aan (in pensioentijd tijd zat) een boek te pakken en goed te doorgronden wat druk is. En meteen Wet van Archimedes over drijven/zinken te snappen. (die verklaart dan ook waarom gas door een vloeistof heen naar boven gaat - zoals het ook niet lukt een kop thee in te schenken met een luchtlaag onderop. Suiker kan wel zinken naar de bodem).

Kolom 3 en 4 kunnen gelijk hoog worden als ze dezelfde vloeistof bevatten. Dat gebeurt in elke U-buis waarin een vloeistof zit. Wat kolommen 1 en 2 ermee te maken hebben snap ik niet. Er lijken barrieres te zitten tussen rood en blauw en dat kan betekenen dat rode en blauwe systeem geheel losgekoppeld zijn. Als de scheiding doorlaatbaar is, dan zal de zware stof in 1 zakken en wat in 3 en 4 zit wegduwen zodat niveau 3 daalt en 4 stijgt. Net zolang tot er op een horizontale lijn in alle buizen dezelfde druk heerst. En als er allerlei kleppen en toestanden in de route zitten (zoals blok 5) dan geven die kleppen extra weerstand (kracht, weerstaan de druk in de onderliggende kolommen) en wordt een heel ander spel gespeeld.

 

Ik weet niet wat je wilt aantonen in deze constructie, maar hier verder op door blijven gaan is voor dit forum zinloos zolang je niet goed doorhebt hoe druk ontstaat, waar druk anders is dan kracht en hoe materialen zich door druk kunnen verplaatsen - soms door elkaar heen zoals gas door vloeistof.

 

Bertus Wikkerink op 15 mei 2024 om 10:38

Ik ga mij eerst scholen op het gebied van druk. Dank voor de tijd die U er in gestopt hebt.

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Clara heeft achtentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Clara nu over?

Antwoord: (vul een getal in)