| 上一篇主題 :: 下一篇主題 |
| 發表人 |
內容 |
JCKuo
註冊時間: 2002-04-19
文章: 144
|
 發表於: 星期六 五月 11, 2002 3:22 am 文章主題: 煮syphon時的物理現象 |
 |
|
以下是我高中唸過物理及化學的一些印象
依理想氣體方程式PV=nRT，其中P為氣壓，V為氣體體積，n為氣體分子數目(mole)
R為氣體常數，T為絕對溫度(K)
(以下 +，代表上升；-，代表下降)
下壺的水會往上的原因是下壺的水經加熱達到沸點開始成為氣體水分子，又無法
直接跑到外界(因為上壺的管子接近下壺底)，此時nT+所以PV+，使得下壺的水受氣體
壓力而往上移，直到上下兩壺在氣體與液體接面處壓力相等。
以簡單的模型計算壓力約等於 (一大氣壓加上W/A) 其中W為上壺水重，A為管子切面積
當放入咖啡粉時，其氣液面間壓力變成約 (一大氣壓加上W/A加上M/A)，M為咖啡粉重
當停止對下壺加熱的時候，nT-使得PV-，所以下壺的氣壓再也無撐住上壺的咖啡重
則上壺的水開始往下流，這時不只是壓力的關係，咖啡粉的粗細也會影響到咖啡流
的速度，在其它條件皆相同的情況下，較細的咖啡粉會使的流速較慢。
大家可以做一個實驗，純洗濾布不煮咖啡，等水達上壺之後加熱一陣子使系統達到
穩態，再把熱源移開，會發現過了不久(應該不到一分鐘)上壺的水會一洩而下，原
因就是在氣液接面的壓力開始有了差距，力平衡狀態被打破之後，開始進行位移。
而為什麼是一洩而下不是慢慢流呢? 因為此時沒有咖啡粉阻擋水的行進。
以上的模型是非常簡化的，可能有些地方與實際情形有差距，但我想足以解釋
這個物理現象。
由於我大學之後並非唸物理化學相關科系，以上敘述僅憑高中的印象，也許誤謬
，再有請專業人士加以修正補充 ：）
補充:
1.如果在下壺水未沸的時候就把上壺接下壺，而T+則PV+，所以未必只因為水達沸點而使水往上跑。
2.上面第一點經未知名網友指正後，確定有誤，請詳見後文討論。
JCKuo 在 星期二 四月 22, 2003 6:33 am 作了第 1 次修改 |
|
| 回頂端 |
|
 |
yuing
版面管理員
註冊時間: 2002-04-20
文章: 172
來自: 台北
|
| 發表於: 星期六 五月 11, 2002 4:11 am 文章主題: 補充 |
|
|
在此作一點補述
其實不完全是沸騰後水成為水蒸氣再膨脹增壓
因為在插上上壺後下壺雖為密閉空間,但並非是真空狀態
原本下壺密閉空間所存在的空氣受熱膨脹就會產生些壓力
J.W.前輩曾實驗過似乎不到80度水就有可能往上衝 |
|
| 回頂端 |
|
|
訪客
|
| 發表於: 星期日 四月 20, 2003 3:00 pm 文章主題: |
|
|
| 錯的真離譜...- -; |
|
| 回頂端 |
|
|
JCKuo
註冊時間: 2002-04-19
文章: 144
|
| 發表於: 星期日 四月 20, 2003 4:08 pm 文章主題: |
|
|
| Anonymous 寫到: | | 錯的真離譜...- -; |
這位不願具名的朋友您好!
說真的，上了大學之後到現在也將有七年了
上面的是以高中的印象寫下來的。
模型相當簡單，難免與真實有些出入，但主意在於解釋驅動水流的原因。
如果您認為我所寫的有錯誤的地方，還請不吝指教一下。
如果覺得打字太累，您可以給我個私人訊息．讓我能有機會向你口頭請教一下，好讓這篇貼文更完整。
非常感謝! |
|
| 回頂端 |
|
|
yuing
版面管理員
註冊時間: 2002-04-20
文章: 172
來自: 台北
|
| 發表於: 星期一 四月 21, 2003 12:13 am 文章主題: |
|
|
我猜又是那種將錯誤的觀念當成正確解釋的那種自大者所不願具名而隨手留下的無聊言論吧!!
能一口氣把這行字讀完的人....也算利害~~ |
|
| 回頂端 |
|
|
Steven
版面管理員
註冊時間: 2002-04-24
文章: 524
來自: 五百俱樂部
|
| 發表於: 星期一 四月 21, 2003 12:30 am 文章主題: |
|
|
| JCKuo 寫到: | | Anonymous 寫到: | | 錯的真離譜...- -; |
這位不願具名的朋友您好!
說真的，上了大學之後到現在也將有七年了
上面的是以高中的印象寫下來的。
模型相當簡單，難免與真實有些出入，但主意在於解釋驅動水流的原因。
如果您認為我所寫的有錯誤的地方，還請不吝指教一下。
如果覺得打字太累，您可以給我個私人訊息．讓我能有機會向你口頭請教一下，好讓這篇貼文更完整。
非常感謝! |
至少到目前為止，
本篇對於Syphon沖煮物理現象提出了一定程度的見解，
至少讓大家在沖煮時有個科學的根據，
儘管如此，如果真有什麼錯誤的地方，
的確有必要提出來糾正！
但若只是放個屁，想要引起什麼紛爭，請到別的地方去！
 這是我的地盤，別來這裡撒野！
如要在我這篇之後發言者，
請僅針對JCKuo上述發表提出您的見解，不然不要出聲，
如果都沒人針對原理討論，本篇到此為止，三天後本人會將匿名者以後的幾篇予以刪除。
_________________
 |
|
| 回頂端 |
|
|
Ai
版面管理員
註冊時間: 2002-04-24
文章: 385
|
| 發表於: 星期一 四月 21, 2003 3:28 am 文章主題: |
|
|
http://home.gigigaga.com/mycafe/water.TIF
本篇純為個人假設，如果還是錯的離譜，請多指正。首先請參考上圖﹝或連結﹞，此圖為水的溫度T、體積V、壓力p變化圖。
塞風壺下壺與上壺結合時可以視為一密閉之空間，一開始未加熱，上下壺皆為常壓，當加熱至一定程度，將上壺導管插於下壺水中，當受加熱之水，內部壓力大於常壓時，則開始經由導管向上壺移動﹝因上壺為常壓﹞，而當下壺水大部分都達到上壺時，上壺導管離開水體，氣體壓力變化之作用，開始取代水壓力變化，因1、當上壺插上，已形成密閉空間，當水從下壺移至上壺，原本水所佔之空間由氣體取代。2、部分水分蒸發成為蒸氣氣體。此時應可利用氣體公式pv=nRT，並無不妥。雖然氣體體積增加壓力會下降，但所提供之熱源(T)增加，超過體積增加之損失。故仍可維持一壓力，抵擋水重往下之力量。
JCkou，我以前有學過熱流，但是成績爛的可以，而且我離學校比你更久了，所以我只能自己想到這樣，我想在專門研究此方向的人眼中，還是錯的離譜，不過大家本著科學精神，就等專家來指導我們了。
Ai
Ai 在 星期一 四月 21, 2003 11:00 am 作了第 1 次修改 |
|
| 回頂端 |
|
|
訪客
|
| 發表於: 星期一 四月 21, 2003 6:16 am 文章主題: Re: 補充 |
|
|
| yuing 寫到: |
在此作一點補述
其實不完全是沸騰後水成為水蒸氣再膨脹增壓
因為在插上上壺後下壺雖為密閉空間,但並非是真空狀態
原本下壺密閉空間所存在的空氣受熱膨脹就會產生些壓力
J.W.前輩曾實驗過似乎不到80度水就有可能往上衝 |
最好是"空氣受熱膨脹產生壓力"把水擠上去...
那請問你, 要把下壺水通通跑上去豈不是要
絕對溫度600K?!
我沒說PV=nRT不適用,而是錯在有人誤以為T+ -> PV+
照這樣算算看,就會出現600K這種荒謬的答案
所以,關鍵決不在T+,而是n+,水不是煮到滾
才會變氣體的, 玩過syphon想必都有這種經驗:
下壺裝熱水-->插上壺(下面沒加熱)-->水往上跑了!!
ㄟ, 那這種現象怎麼解釋?? 加熱說法不攻自破...
而是, 插上壺後下壺成密閉空間, 此時因為熱水蒸發速率
較下壺水氣凝結速率快(水溫較氣溫高)-->下壺空氣分子數n增加-->PV+
後面Ai寫的還比較正確,不過我說錯的離譜是回應上面兩篇的, 所以
第一. 我不是來放個屁，也不想引起什麼紛爭，如果真要惡言相向，那以後不來"撒野"就是了
第二. 在下只是不願具名,也沒將錯誤觀念當成正確解釋,
另外,我並不自大
而相反的,把錯誤觀念當成正確解釋的,不就是說 這句話的人嗎??
唉~還是乖乖潛我的水好了~~~~~諸位都是master ...招惹不起的 |
|
| 回頂端 |
|
|
訪客
|
| 發表於: 星期一 四月 21, 2003 6:35 am 文章主題: |
|
|
再補充一點...
PV=nRT
=> V=nRT/P
待水上去後, 下壺空氣體積大約是多兩倍啦 V-->2V
T呢?? 插上壺時氣體溫度算起...大約是70度-->100度
也就是343K-->373K (增為1.09倍)
P呢?? 從一大氣壓-->1atm+15公分水柱 (增為1.01倍)
把這些數據代進去, 你會發現水會上去是因為n多了快兩倍,而T+雖然也有,但不是決定因素,只貢獻了9%不到呀  |
|
| 回頂端 |
|
|
Ai
版面管理員
註冊時間: 2002-04-24
文章: 385
|
| 發表於: 星期一 四月 21, 2003 10:59 am 文章主題: |
|
|
是的是的，完全忘了水蒸氣體，所增加的氣體墨爾數，也沒有去確認溫度T所提供的貢獻。非常感謝你的更正。
但是請你了解，為何大家不喜歡不具名的留言，請您想像一下，如果有人打電話給您，卻一直不報上姓名，只告訴你做錯事了，這是什麼感覺？如果是您也會很想把電話掛掉吧？此留言版並不強迫要求註冊留言，但是給自己一個稱呼，並不是多過份的要求，這也是對所別人的尊重。
在貝拉只有一個master，那就是“事實”，這裡很實際的，有錯請指正並證明，大家都歡迎。請您不必為了此事潛水。
Ai |
|
| 回頂端 |
|
|
Ai
版面管理員
註冊時間: 2002-04-24
文章: 385
|
| 發表於: 星期一 四月 21, 2003 11:10 am 文章主題: Re: 補充 |
|
|
[quote="Anonymous"] | yuing 寫到: | :oops:
所以,關鍵決不在T+,而是n+,水不是煮到滾
才會變氣體的, 玩過syphon想必都有這種經驗:
下壺裝熱水-->插上壺(下面沒加熱)-->水往上跑了!!
|
當水體還再下方時，不知照您看法，n數能增加的如此快把水推上去嗎？個人想法，水受熱壓在此時提供的供獻，是否比較大些？
所學早已忘光，事情既然已經開頭，麻煩徹底搞個清楚。
Ai |
|
| 回頂端 |
|
|
labella
Site Admin
註冊時間: 2002-04-19
文章: 2125
來自: 微風廣場對面
|
| 發表於: 星期一 四月 21, 2003 11:16 am 文章主題: 寫這句話誰看了不[都楠]呢? |
|
|
| Anonymous 寫到: | | 錯的真離譜...- -; |
寫這句話誰看了不[都楠奸叫]呢?-
-------------------
我所認識的這幾位您所認為的master,
肯定都有接受批評的雅量,
世界的進步,許多以前的真理也不斷被推翻,
許多以前的真理也應該被質疑與討論;
當時我們留言版就是為了讓言論有更大空間,
所以不需註冊不需登入就能發言;
您後面的講解與表達就很好啊~~~
不需要為了引人注意,在前頭先放個屁,
這樣是不禮貌的喔!(雖然說是人都會放屁,我都會儘量小聲呢)
 |
|
| 回頂端 |
|
|
訪客
|
| 發表於: 星期一 四月 21, 2003 5:07 pm 文章主題: Re: 補充 |
|
|
[quote="Ai"] | Anonymous 寫到: | | yuing 寫到: |
所以,關鍵決不在T+,而是n+,水不是煮到滾
才會變氣體的, 玩過syphon想必都有這種經驗:
下壺裝熱水-->插上壺(下面沒加熱)-->水往上跑了!!
|
當水體還再下方時，不知照您看法，n數能增加的如此快把水推上去嗎？個人想法，水受熱壓在此時提供的供獻，是否比較大些？
所學早已忘光，事情既然已經開頭，麻煩徹底搞個清楚。
Ai |
咖啡我是初學者,不過看到討論物理這麼熱烈忍不住也註冊來插一腳
假設未插上壺,加熱至70度時下壺裡有水300cc,空氣100cc(下壺容積總共400cc),水上去後下壺殘水50cc(上壺下柱裡的水加下柱到下壺底之間的水),水柱高15公分,氣壓1033.6公分水柱
攝氏四度以上,水的膨脹係數是每度0.00021
根據前一位quest的假設,在水溫70度時插上上壺然後加熱至100度,水的體積會變成70度時的1+0.00021*((100-4)/(70-4))=1.0003倍=300.9cc,不過最後下壺的殘水量50cc是固定的,其他250.9cc上升到上壺中(包含在15公分水柱裏面)
水全部上去後下壺裡空氣的壓力等於外界氣壓加上水柱壓,正常情況下會超過一大氣壓一些(1033.6+15=1048.6),因此下壺殘水沸騰的溫度會超過攝氏100度,不過不會差太多,至於上壺的水會因熱能散失而下降,然後有對流產生.....
原本下壺裡的空氣體積此時變成100*(373/343)/(1048.6/1033.6)=107.2cc,再扣掉殘水50cc,剩下的242.8cc就是水蒸氣所貢獻的
應該是如此吧,有說錯的還請糾正 |
|
| 回頂端 |
|
|
Choice
註冊時間: 2003-04-21
文章: 11
|
| 發表於: 星期一 四月 21, 2003 5:11 pm 文章主題: |
|
|
上一篇的guest是我,和第一位guest不同人,忘了登入了
另外在上述條件下242.8cc的水蒸氣大約是0.19cc的水蒸發來的 |
|
| 回頂端 |
|
|
Ai
版面管理員
註冊時間: 2002-04-24
文章: 385
|
| 發表於: 星期一 四月 21, 2003 6:35 pm 文章主題: |
|
|
現在很想知道，下壺在水完全上去時約是幾度？不知道有沒有人能量的到。
水蒸氣體於70度C時約有40kpa﹝記不清楚了﹞，100度C時，約有101.33kpa﹝大氣壓101.325kpa﹞，於110度C時，約140kpa。
當然這都假設在一般狀態。
Ai |
|
| 回頂端 |
|
|
|
|
您 無法 在這個版面發表文章
您 無法 在這個版面回覆文章
您 無法 在這個版面編輯文章
您 無法 在這個版面刪除文章
您 無法 在這個版面進行投票
|
|
常見問題
搜尋
會員列表
會員群組
會員註冊
個人資料
登入檢查您的私人訊息
登入
