Wetenschapsvraag over het opsluiten van water

[mdevisser]

Goedeavond beste forummers,
 
Ik vroeg me af wat er gebeurd als water opgesloten word in bijvoorbeeld een buis.
Volgens http://nl.wikipedia.org/wiki/Stoom heeft stoom een uitzetting van 1600 keer.
Houd dit in als water opgesloten wordt de druk ook 1600 keer zo hoog word als de buis daar tegen bestand zou zijn. (kortom 1 bar omgevingsdruk x 1600 = 1600bar)
Of is de druk nog veel oneindiger dan dit? en hoe hoog moet ik me het dan voorstellen of hoe is dat te berekenen?
 
Alvast hartelijk bedankt!
 
Groet Michiel

[Anton_v_U]

Het kookpunt van water is afhankelijk van de druk. Het water kan niet koken want er is geen ruimte voor damp dus de druk neemt zoveel toe dat het water niet hoeft te koken.
 
Als je een vloeistof opsluit en verhit, dan zal de druk toenemen totdat het kookpunt gelijk is aan de temperatuur. In het fasediagram beweeg je dan langs de kromme tussen trippelpunt en kritisch punt. 
 
Bij de  kritische druk druk blijft de stof vloeibaar als je verder verhit. De kritische druk van water is 218 bar. Boven 374 graden Celcisus is de druk 218 bar. Het water komt dan in een superkritische fase. Je zou kunnen zeggen dat het dan tegelijk vloeibaar en gas is.
 
Samengevat: de druk neemt toe tot 218 bar bij 374^oC. Boven deze temperatuur neemt de druk niet verder toe.

[Flisk]

Boven deze temperatuur neemt de druk niet verder toe.

Waarom zou de druk niet kunnen toenemen? Heb je hier bronnen voor?

[tempelier]

Goedeavond beste forummers,
 
Ik vroeg me af wat er gebeurd als water opgesloten word in bijvoorbeeld een buis.

Hoe sluit je het op?
Is er nog (flink) wat loze ruimte buiten het water en je gaat opwarmen dan zijn er tabellen voor de druk.
 
Is er geen loze ruimte en je gaat opwarmen dan wil het water uitzetten dat kan het echter niet.
Daardoor zal de druk gigantisch oplopen en ik denk dat daar geen buis tegen gewassen is.
 
Is die buis het wel, dan zou het misschien zelfs ijs kunnen worden, maar dat weet ik niet zeker.

[Benm]

De vraag is ook hoe lang water water blijft. Als je de temperatuur tot het extreme opvoert dan kan het dissocieren in waterstof en zuurstof, al denk ik niet dat er een praktisch materiaal bestaat om een buis oid van te maken waarmee dat experiment uitvoerbaar is. 

[luc]

Ik heb toevallig afgelopen weekend nog met iemand gesproken over stoffen die tussen vloeistof en gas in zitten. Op wikipedia staan twee mooie stukken hierover, zie: http://nl.wikipedia.org/wiki/Aggregatietoestand en http://nl.wikipedia.org/wiki/Kritisch_punt_(thermodynamica)

[Anton_v_U]

Waarom zou de druk niet kunnen toenemen? Heb je hier bronnen voor?

Deze opmerking (voorbij het kritisch punt blijft de druk constant) klopt inderdaad niet, sorry.
Voorbij het kritisch punt gedraagt de vloeistof zich (ook) als een gas. Dat zou betekenen dat de druk ruwweg evenredig is met de absolute temperatuur bij constant volume (het is geen ideaal gas).
 
Het uitzetten van het water zal invloed hebben. Hangt af van het uitzetten van de buis en evt. de elasticiteit van de buis.

[rwwh]

Is er geen loze ruimte en je gaat opwarmen dan wil het water uitzetten dat kan het echter niet.

Daardoor zal de druk gigantisch oplopen en ik denk dat daar geen buis tegen gewassen is.

Dat hangt ervan af: als de uitzettingscoëfficiënt van her buismateriaal groter is dan die van water (bijvoorbeeld polypropyleen), zal de hydrostatische druk zelfs afnemen met toenemende temperatuur.

Is die buis het wel, dan zou het misschien zelfs ijs kunnen worden, maar dat weet ik niet zeker.

Nee, dit gebeurt niet. Water is een heel vreemde stof: het wordt niet vast onder hoge druk. Het tegendeel is het geval: ijs smelt onder hoge druk. Dit heeft ermee te maken dat de dichtheid van de vaste stof kleiner is dan van de vloeistof (ijs drijft op water).

[Michel Uphoff]

@Anton: Dat zou betekenen dat de druk ruwweg evenredig is met de absolute temperatuur bij constant volume (het is geen ideaal gas).

 

Omdat ik ook niet weet wat precies de druktoename van een superkritische vloeistof bij toenemende temperatuur en gelijk volume is, ben ik eens op zoek gegaan naar een formule, grafiek of beschrijving. Merkwaardig weinig over te vinden, vrijwel alle grafieken stoppen bij het superkritsche punt.

 

Wie heeft een relevante bron?

[tempelier]

Dat hangt ervan af: als de uitzettingscoëfficiënt van her buismateriaal groter is dan die van water (bijvoorbeeld polypropyleen), zal de hydrostatische druk zelfs afnemen met toenemende temperatuur.

Nee, dit gebeurt niet. Water is een heel vreemde stof: het wordt niet vast onder hoge druk. Het tegendeel is het geval: ijs smelt onder hoge druk. Dit heeft ermee te maken dat de dichtheid van de vaste stof kleiner is dan van de vloeistof (ijs drijft op water).

Ik bedoelde natuurlijk een vat wat nauwelijks uitzet.
Ik denk ook dat de topic zetter dat bedoelde.
 
Met ijs bedoelde ik niet het gewone ijs, maar bv ijsVII of een ander nummer.
Die soorten ijs kunnen bestaan boven de 100 Celsius en superhoge druk.

[Benm]

Wat je zegt: superhoge druk. Ik denk dat een praktisch omhulsel 100.000 bar gaat tegenhouden. Ik vrees dat je dan aaan de gang moet met een diamanten installatie en forse hydroliek om het aan de stampen.

Door verhitting kom je niet aan een dergelijke druk, je bent dan altijd beperkt tot het smeltpunt (of de ontvlammingstemperatuur) van dat omhulsel, waarmee de hele oefening bij een paar duizend graden sowieso wel ophoudt.

[tempelier]

Wat je zegt: superhoge druk. Ik denk dat een praktisch omhulsel 100.000 bar gaat tegenhouden. Ik vrees dat je dan aaan de gang moet met een diamanten installatie en forse hydroliek om het aan de stampen.

Door verhitting kom je niet aan een dergelijke druk, je bent dan altijd beperkt tot het smeltpunt (of de ontvlammingstemperatuur) van dat omhulsel, waarmee de hele oefening bij een paar duizend graden sowieso wel ophoudt.

Ik had al gesteld dat waarschijnlijk geen vat/cilinder hier tegen gewassen zou zijn.
Ik heb het als theoretische mogelijkheid neer gezet als er wel zo'n hyphotisch vat zou bestaan.

[Benm]

Als je naar het fasediagram van water kijkt dan zou het wel moeten kunnen inderdaad.

Als je een volume water opsluit in een vat van 'keihardium' dan zou je uiteindelijk bij zeer hoge druk/temperatuur een evenwicht moeten krijgen tussen een vaste en een supercritische fase.