Hoge temperatuur bereiken om Leidenfrost effect om te keren
-
Beste @lennardd,
Het lijkt mij een heel goed idee om alvast het experiment uit te voeren met water. Dat zal ik zeker doen.
Ik zou ongeveer tien verschillende temperaturen van de bal willen testen, met drie beproevingen per keer. Als ik dan elke keer de bal in 100 ml aan vloeibare stikstof zou laten vallen, heb ik dus tenminste 3 liter nodig, exclusief de stikstof nodig om de bal te verkoelen. Is zo'n grote hoeveelheid stikstof acceptabel? Ik weet de precieze hoeveelheden nog niet zeker, maar ik vraag het alvast even om zeker te weten dat het kan.
Groetjes,
Noè -
Hoi @Noè,
Die hoeveelheid stikstof kan ik zeker regelen! Mocht het afkoelen van de bal nu plotseling toch veel stikstof kosten, dan kunnen we altijd nog besluiten om wat metingen die waarschijnlijk niet zo interessant zijn 2x te meten i.p.v. 3x, maar ik ga er van uit dat dit niet nodig zal zijn. Succes met de voorbereidingen!
Groetjes,
Lennard -
Hallo @lennardd,
Om niet te veel vloeibare stikstof te gebruiken maar toch de bal ver te kunnen laten vallen zou ik graag een dunne buis willen gebruiken. Die buis moet natuurlijk ook doorzichtig zijn zodat de val van de bal kan videometen. Ook moet het materiaal van de buis grote temperatuurverschillen moeten aankunnen: het moet -200 graden vloeibare stikstof kunnen vasthouden terwijl er gelijktijdig een 600 graden metalen bal doorheen valt. Heeft TU Delft een dergelijke buis? Zo ja, hoe wijd is die? Ik zou graag die afmeting willen weten zodat ik ervoor kan zorgen dat de metalen bal klein genoeg is om er doorheen te kunnen.
Groeten,
Noè -
Hey @Noè,
Een stevige stalen buis uit de bouwmarkt is daar waarschijnlijk al goed genoeg voor, koper werkt vast ook. Ik zou daarom aanraden om deze zelf te kopen, zodat je het experiment al op school kunt uitvoeren met water. Wel oppassen voor je handen, want een metalen buis geleidt de warmte erg goed ;)
Laat maar weten als je verder nog vragen hebt!
Groetjes,
Lennard -
Hallo @lennardd,
Ik denk inderdaad dat een metalen buis de temperatuurverschillen aankan, maar het probleem is dat het niet doorzichtig is. Om te berekenen hoe de waterweerstand afneemt wil ik de bal videometen terwijl die door de buis valt. Heb jij toevallig een voorstel voor een buis die ook deze eigenschap heeft?
Trouwens, hoe kan ik ervoor zorgen dat als ik het vloeibare stikstof in de buis giet op kamertemperatuur het niet meteen verdampt?
Groetjes,
Noè -
Hoi @Noè,
Een doorzichtige buis wordt wel wat lastig. Glas zou ik niet durven gebruiken door het gevaar dat dit barst, terwijl plastic ook niet handig is als je er een balletje van 600 graden Celsius doorheen laat vallen. Je zou eens wat kunnen experimenteren met een doorzichtige kunststof buis en kijken of het mogelijk is om het balletje zo te laten vallen dat het sowieso niet de wand raakt. Als je dit een aantal keer herhaalt, kun je ook zien wat de invloed van het balletje is op het plastic als het dit raakt (misschien is de tijd van contact wel zo kort dat dit de buis nauwelijks beschadigt).
Mocht de buis hier wel flink door beschadigen, kijk dan naar een andere manier van meten. Een optie is bijvoorbeeld door een metalen plaatje op de grond neer te leggen en het geluid te meten, zo kun je horen wanneer het balletje metaal raakt en zo de valtijd bepalen. Maar videometen zou inderdaad wel beter zijn, doordat je het verschil in snelheid binnen en buiten de buis kunt vergelijken.
Tenslotte goed punt over het verdampen van stikstof! Dit zal inderdaad een beetje verdampen, maar daar kun je rekening mee houden door iets meer stikstof in de buis te gieten. Dan heb je een marge waar iets van kan verdampen.
Hopelijk heb ik je hiermee kunnen helpen, maar als je verder nog vragen hebt, hoor ik het graag. Veel succes!
Groetjes,
Lennard -
Hey @Noè,
Is het je intussen al gelukt om het experiment uit te voeren met water?
Laat maar weten als je mijn hulp nog ergens bij kunt gebruiken (kan ook data-analyse zijn)!Groetjes,
Lennard -
Hallo @lennardd,
Het is me helaas niet gelukt om het experiment uit te kunnen voeren met alleen water. Het was een goed idee om dat te doen, maar ik ben er niet aan toegekomen. Ik zal het in Delft dus voor het eerst doen. Ik denk dat ik jouw voorstel ga aannemen om een metalen buis te gebruiken voor het vloeibare stikstof. Ik wil ook de luchtlaag om de bal kunnen opnemen, dus ik ga het experiment nog steeds ook in water doen zodat het in een glazen container kan.
Ik zou graag de volgende materialen van Delft willen gebruiken:
-Metalen bal. Het liefst van beryllium, aluminium kan ook. Als jullie dat niet hebben maar van een ander metaal wel hoor ik dat graag. Ik dacht aan rond 2cm in diameter, groter kan ook maar kost meer stikstof. Belangrijk dat er geen gaten of uitsteeksels aan zitten.
-Glazen bak die breed genoeg is zodat de bal niet tegen de zijwand aan komt.
-Brander om de bal op temperaturen tot 700 graden te krijgen
-Thermometer om temperaturen van -200 tot 700 te meten
-Een paar liter vloeibare stikstof (precieze hoeveelheid nog niet vastgesteld)Als Delft niet een van die materialen heeft hoor ik het graag, dan probeer ik daar zelf aan te komen. In het geval dat jullie de juiste metalen bal hebben, kan ik mijn experiment dan komen uitvoeren op 29 Juni? Als jullie geen beschikking hebben over zo'n bal moet ik die vanuit ver bestellen en dus kan het pas rond midden Juli.
Dankjewel en groetjes,
Noè -
Hey @Noè,
Het enige wat ik voor je kan regelen is vloeibare stikstof, voor zo'n experiment krijg ik geen toegang tot een lab met brander en gasaansluiting. Vandaar ook mijn advies om het van tevoren al met water uit te voeren, de vloeistof (en temperatuur) is dan het enige wat verandert. Er zijn bij dit experiment namelijk veel dingen waar je van tevoren over moet nadenken en wat je moet testen om uit te vinden of dit ook echt werkt. Denk aan het opwarmen van de bal, hoe krijg je deze precies op de juiste temperatuur? Hoe snelt koelt de bal af? Vervormt de bal niet bij deze temperaturen? Hoe ga je de bal aanraken? Hoe ga je de bal laten vallen?
Of denk aan het meten van de temperatuur, ik denk bijvoorbeeld dat het erg lastig wordt om een thermometer met dit bereik te vinden: meten van negatieve temperaturen is namelijk niet standaard. Daarom gebeurt dit vaak ook indirect, met bijvoorbeeld thermische weerstanden. Zo zou ik nog wel even door kunnen gaan, bijvoorbeeld over de meetmethode.
Om dit experiment in Delft uit te voeren, wil ik daarom dat je dit allemaal getest hebt; alleen dan heeft het experiment een kans van slagen. Vloeibare stikstof is duur, dat wil ik niet besteden aan een experiment waarvan we bij voorbaat al weten dat het niet gaat lukken. Dat gezegd hebbende, 29 juni ben je van harte welkom, als het je voor die tijd gelukt is! Anders plannen we een andere datum!
Als je nog wilt dat ik ergens over meedenk, doe ik dat graag!
Groetjes,
Lennard -
Hallo @lennardd,
Oké, dankjewel. Kan ik bij nader inzien het experiment in Delft ergens halverwege Juli komen uitvoeren? Dan heb ik de tijd om in Nederland de materialen te regelen en het experiment alvast uit te voeren met water.
Ik ga, naar jouw voorstel, een metalen buis gebruiken om de bal in de laten vallen. Mijn project heeft als eis dat ik tenminste 7 verschillende (temperatuur)waardes gebruik met 3 pogingen per keer, waardoor ik de buis dus tenminste 21 keer moet vullen. Voor het experiment is het fijn als de buis zo groot mogelijk is: hoog zodat de valtijd lang en betrouwbaar is, en breed zodat de bal niet tegen de zijkant aan komt. Hoe groot mag het volume van de buis maximaal zijn om niet teveel vloeibare stikstof te gebruiken?
Voor het meten van de temperaturen: is er meetapparatuur dat ik zou mogen lenen? Het kunnen uiteraard verschillende meters zijn, bijvoorbeeld een cryogene thermometer en een normale temperatuursensor.
Dankjewel voor alle hulp en het meedenken tot nu toe!
Groetjes,
Noè -
Hey @Noè,
Halverwege juli is ook prima! Voor wat betreft het volume van de buis, ik denk dat ik ongeveer 3L stikstof heb. Dat betekent dus dat je dit goed moet weten de verdelen over het aantal metingen wat je moet doen. Ook hierin zou ik een beetje experimenteren: wat is de grootte van de bal, wat is de grootte van de buis, hoe gaat dit met water? Mocht je zien dat de buis te klein is of juist te groot, dan kun je dit ook aanpassen. Wat ik ook aanraadt is om niet per se vast te houden aan de 21 metingen. Idealiter heb je natuurlijk 3x7 metingen, maar met 2x5 of 2x7 heb je waarschijnlijk ook al voldoende data om een verband te zien. Dan kun je er bijvoorbeeld voor kiezen om de laagste temperaturen minder te meten, maar juist jezelf wat meer te richten op de hogere temperaturen. Bedenk dus van tevoren welke datapunten het belangrijkst zijn, dan meten we die het eerst, voordat de stikstof op is.
Voor het meten van de temperatuur zal ik eens wat rondvragen, maar ik verwacht dat we daarvoor wel iets hebben liggen! Maar om zelf het experiment al met water uitgevoerd te hebben, zul je ook een manier moeten hebben om de temperatuur te kunnen meten (zoek eens op een pyrometer, de goedkoopste zijn zeker wel betaalbaar). Veel succes met het uitvoeren van het experiment en hou me op de hoogte als er iets is!
Groetjes,
LennardModerator
Masterstudent Applied Physics -
Hey @Noè,
Heb je intussen het experiment al kunnen uitvoeren? Als ik stikstof wil bestellen, moet ik dat een week van tevoren doorgeven, dus laat het me tijdig weten! Ook als je andere vragen hebt, denk ik graag met je mee.
Groetjes,
Lennard -
Hoi @lennardd,
Ik ben nu nog bezig met de materialen regelen, en zal binnenkort zelf het experiment uitvoeren. Is er een uiterlijke datum wanneer ik bij Delft zou kunnen komen? Ik zal eraan denken om het tenminste een week van tevoren door te geven.
Groetjes,
Noè -
Hey @Noè,
Er is geen uiterlijke datum, maar ik ga eind deze week een paar dagen weg en ben dan de week van 7 augustus weer beschikbaar in Delft. Graag zou ik het experiment in die week uitvoeren, omdat ik de weken daarop ook weinig in Delft kan zijn. De laatste week van augustus ben ik wel weer een hele week beschikbaar. Denk je dat een van die weken gaat lukken?
Laat maar weten!
Groetjes,
Lennard -
-
Hey @Noè
8 augustus is prima! Is het al gelukt om je experiment met water uit te voeren? Zo ja, welke methodes heb je gebruikt om de bal op te warmen, de temperatuur te meten en de valsnelheid te bepalen? Ook als je nog ergens op vast loopt denk ik graag mee!
Laat maar weten!
Groetjes,
Lennard -
Hey @Noè,
Graag hoor ik of ik het uitvoeren van het experiment nog gelukt is. Ik moet namelijk deze week stikstof bestellen wil ik op 8 augustus stikstof hebben. Ook als je ergens tegenaan loopt, hoor ik het graag; dan kan ik met je meedenken. Laat maar weten!
Groetjes,
Lennard -
Hallo @lennardd,
Ik heb het experiment zo goed mogelijk uitgevoerd met water. Ik heb zelfs alvast geoefend met het uitvoeren terwijl ik ovenwanten draag!
Ik ga voornamelijk koude temperaturen gebruiken, die ik behaal door de bal in stikstof te doen en daarna weer een beetje laat opwarmen. De enige warme temperatuur zal ik met behulp van een kampeer gasstelletje behalen.
Het is niet heel belangrijk voor het experiment wat de precieze temperaturen zijn, dus ik ben van plan om het gewoon uit te rekenen met bijvoorbeeld de massa gas die is opgebrand om de bal te verwarmen. Als je een beter idee hebt om dit aan te pakken (ook voor de hele lage temperaturen) hoor ik het graag.Om de valversnelling te meten wil ik graag de buis op een gevoelige weegschaal doen, die op het moment dat de bal landt een hoger gewicht laat zien. Zo heb ik de tijd van de val en kan ik vanaf daar gaan rekenen. Graag zou ik zo'n weegschaal van Delft willen lenen. Als je een dergelijke schaal ter beschikking hebt zou ik graag de afmetingen daarvan willen weten, zodat ik de constructie zo kan aanpassen dat die er goed omheen past.
Waar in Delft en hoe laat kan ik de 8e komen?
Groetjes,
Noè -
Hoi @lennardd,
Is alles gelukt met het regelen van de stikstof en de weegschaal? Hoe laat en waar ben ik welkom in Delft?
Groetjes,
Noè -
Hallo @lennardd,
Ik hoop dat alles is doorgekomen, maar heb nog geen confirmatie dat het morgen kan. Ik vlieg over een paar dagen al terug naar Indonesië, dus ik denk dat ik alsnog morgen om 11 uur in Delft zal zijn. Hopelijk zie ik je daar!
Met vriendelijke groet,
Noè
