Synker luft under vandet?

Casper Lyhne er ingeniørstuderende på AAU. Engang i en fysiktime på HTX kom han til at spekulere over et spørgsmål, som han endnu ikke har fundet et svar på:

"Der er noget jeg har undret mig over.

Luft er ca. 833 gange lettere end vand ved 1 atm., og hvis man udsætter luft for det dobbelte tryk, kommer det til at fylde det halve og få den dobbelte vægtfylde. Fint nok.

Man siger også at trykket i vand stiger med ca 1 atm., når dybden øges med 10 meter.

Her kommer spørgsmålet så: Synker luft, hvis det bliver frigivet mere end 8330 meter under havoverfladen?

Min logik siger, at det gør den, da den under den dybde vil have højere vægtfylde end vand. Min intuition siger mig, at det ikke passer; men jeg ved ikke, hvad jeg tror."

Holger Skjerning, tidligere lektor i fysik og energi ved DTU's diplomingeniør-uddannelse og flittig debattør på ing.dk, svarer:

Det korte svar er: Det er næsten rigtigt!

Dit ræsonnement er meget præcist, men når gastrykket bliver så stort, at molekylerne næsten rører hinanden, gælder gasloven ikke! - Og dette sker nogenlunde i den havdybde, du nævner. Så luften vil blive derned meget længe - og måske synke dybere ned.

Det har ikke været muligt af finde den nøjagtige vægtfylde, da div. tabeller ikke rækker til så høje tryk!

Det er faktisk foreslået, at deponere CO2 fra kraftværker ved at komprimere den og pumpe den passende dybt ned i havet. Allerede ved ca. 40 atm. tryk bliver CO2 flydende, men har mindre vægtfylde end vandet. Men da CO2 er opløseligt i vand, vil det ret hurtigt danne kulsyre (H2CO3), der opblandes i havet.

Nogle mener, at det kan give biologiske problemer, og det strider foreløbig imod internationale regler for "affaldsdeponering".

Desuden kræver det jo, at havet er dybt nok i passende afstand fra kraftværket, så Danmark må nok benytte andre løsninger!"

Casper Lyhne vinder to billetter til Planetariet for sit spørgsmål.

Dokumentation

Læs og stil spørgsmål til Scientariet

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Et måske beslægtet spørgsmål:

Jeg mener at have set en teori om at Bermudaforsviningerne kunne skyldes at metan som var deponeret på havbunden pludselig frigjordes. Der var også noget med en sø i Afrika, men det var vist CO2.

Er det dette fænomen? Stort tryk + lav temperatur holder gassen nede, indtil noget forstyrrer den (F.ex. jordskred eller jordskælv), derefter bliver det 'sodavandseffekt', så mere gas frigives.

/Torben

  • 0
  • 0

Frigjort gas under havbunden kan medføre at vandet og havbunden mister bæreevne. Et skib, der af denne grund synker, vil ikke være at finde på havbunden. Der er andre steder end i Bermuda -trekanten hvor skibe er totalt forsvundet, selvom man kendte positionerne for hændelserne. En selvoppustelig redningsvest vil ikke fungere dersom den udløses under en vis vanddybde!

  • 0
  • 0

Det er faktisk foreslået, at deponere CO2 fra kraftværker ved at komprimere den og pumpe den passende dybt ned i havet. Allerede ved ca. 40 atm. tryk bliver CO2 flydende, men har mindre vægtfylde end vandet. Men da CO2 er opløseligt i vand, vil det ret hurtigt danne kulsyre (H2CO3), der opblandes i havet.

Nogle mener, at det kan give biologiske problemer, og det strider foreløbig imod internationale regler for ”affaldsdeponering”.

Desuden kræver det jo, at havet er dybt nok i passende afstand fra kraftværket, så Danmark må nok benytte andre løsninger!

Ch4's og CO2's tilstand i havet under tryk og lave temperaturer er et interessant forhold - og et, der trænger større udredning. Begge gasser kan danne "hydrater" eller clastrat-hydrater sammen med vand ved lave temperaturer og et tryk, der for CH4 er lidt højere end luftens og for CO2 noget højere. Clatstrat-hydrater er en "is" opbygget i en dobbelt kubisk krystalstruktur, hvor det mindste molekylde "gemmer" sig i "hulerne", der dannes i hjørnerne mellem de store molekylder. Fænomenet opdagedes ved, at der dannedes is i naturgasledninger, selv om tempen var over 0 C.

Det anslås - af DOE - at mængden af CH4-hydrater - methanis - i havet kan være op til 10.000 gange den samlede mængde naturgas i jorden.

Clastrat-hydrater er meget følsomme for temperatur - methanis "smelter" således ved 6-8 atm. ved 0 C og ved 1000 atm er "smeltepunktet" 8 C. - Smeltningen er nærmest eksplosiv, da der (så vidt mig bekendt) næsten ikke eksisterer smeltevarme. Et undersøisk vulkanudbrud på steder, hvor der er oplagret et tykt lag af CO2- og CH4-hydrater vil således kunne udløse en kædereaktion, hvor trykket reduseres af "smeltet" CH4 og CO2, der igen udløser nyt gasformigt CH4 og CO2. - Frygten for denne effekt er også grunden til, at amerikanerne endnu ikke har turdet at starte en prøveudvinding af gas i store methanisforekomster.

Clastrat-hydrater er tungere end vand, og de vil lægge sig fast på bunden. Det er imidlertid uklart, hvor hurtigt de dannes i dybhavet. Derfor ved man ikke med sikkerhed, hvorvidt lagret CO2 i dybhavet vil dukke op som kulsyre efter nogle hundrede år, eller om den er begravet permanent som CO2-hydrater.

  • 0
  • 0

Tak Peder for fascinerende oplysninger igen:

"Det anslås - af DOE - at mængden af CH4-hydrater - methanis - i havet kan være op til 10.000 gange den samlede mængde naturgas i jorden."

Det betyder vel, at vi har naturgas CH4 for "uoverskulig" lang tid, bare vi lærer os at udnytte den?

Men der blir mere problemer med CO2, hilser Tyge

  • 0
  • 0

Tak Peder for fascinerende oplysninger igen:

Det betyder vel, at vi har naturgas CH4 for "uoverskulig" lang tid, bare vi lærer os at udnytte den?

Men der blir mere problemer med CO2, hilser Tyge

DOE anslog i år 2000, at det var realistisk at antage, at - hvis man tør tage risikoen - kan man udnytte fra 1 0/00 ti 1 % af methanen i hydraterne. Dette skulle kunne dække verdens energibehov i 350-3500 år!

Jeg har stadigvæk kopier af flere sites med disse oplysninger, men desværre har DOE lagt om deres site, så ingen URL virker. - Når da ing.dk ikke længere giver muligheden for at oplaste korte filer i indlæggene, må jeg anmode jer om at google emnet.

Der blev i 1989 bevilget 50 mio. $ til at udrede spørgsmålet, men siden 2000 er der stille omkring emnet. - Sikkert pga. klimaproblematikken.

Der var tidligere nogle, der mente, at mellemistiderne kunne dannes af frigivelsen af methan fra disse hydrater. De kan ligge i tykke lag i aflejringer fra ca. 250 meters dybde. Når da istiderne har frosset så meget vand på polerne, at havet synker op til 200m, vil disse enorme mængder frigøres, så drivhuseffekten skaber en ny mellemistid. Iskerneprøverne fra antarktis gør det imidlertid ikke muligt at afgøre dette. Dette skyldes, at gasser diffunderer frit i sneen i optil 6000 år, før sneen bliver kompakt is - ja sandsynligvis optil flere gange længere i istider, hvor nedbøren er mindre og tempen lavere. Derfor er det ikke let at afgøre, hvad der kommer først: Tempstigningen eller methanstigningen.

Mvh Peder

  • 0
  • 0

Efter at have læst dette indlæg ang. spørgsmålet om "luft" kan synke i vand, sidder jeg dog stadig tilbage med følelsen af, at spørgsmålet ikke er blevet besvaret. Den eneste den af svaret jeg kunne bruge var påmindelsen om at det er begrænset, hvor langt man kan extrapolere massefylde vs. tryk for en gas, da gassen på et tidspunkt vil blive flydende. Først of fremmst er det vel vigtigt at vide hvad "luft" er? Lad os antage at luft er den vi kender fra atmosfæren hvor 78% er kvælstof (N), 21% er ilt (O) og 0,04% er CO2 (plus en lille rest af "andre" gasser). Så i stedet for at spørge: "Synker luft ved 8330 meter dybde?" kan vi spørge: "Har nogle af atmosfærens gasser en større massefylde end vands når de er i flydende form?" Jeg har søgt lidt på Google og er kommet frem til følgende tal: Flydende Nitrogen: 808 kg/m3 Flydende Oxygen: 1141 kg/m3 Flydende CO2: >1000 kg/m3 @ Temp < -20 grader C Forudsat at vand har massefylden 1000 kg/m3 vil altså både oxygen og CO2 kunne synke i vand, mens nitrogen altid vil være lettere og søge mod overfladen. Dette skal ikke betragtes som en svar, nærmere som et debat-oplæg til folk der ved mere om dette emne end undertegnede. Håber dog at det kan bringe et "rigtigt" svar nærmere...

  • 1
  • 0

...... Der er andre steder end i Bermuda -trekanten hvor skibe er totalt forsvundet, selvom man kendte positionerne for hændelserne.

Det er et uroligt område, men der er ikke hold i mange af myterne om Bermuda trekanten - se f.eks.: http://www.bermuda-triangle.org/html/myths... Heller ikke Lloyds har man kunnet registrere unormalt mange skibsforlis.

Mvh Per A. Hansen

  • 0
  • 0

I Norge eksperimenteres med lagring af flydende CO2 i ca. 1000m dybde i en porøs sandstensformation (Utsira formationen). Udbredelsen af CO2en overvåges med seismik og det kan konstateres, at CO2en som ventet stiger opad. Så den flydende CO2 er altså lettere end det salte porevand. Tryk og temperatur er 110 bar og 37 C. Se f.eks: http://www.geus.dk/publications/geo-nyt-ge...

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten