Hoe werkt een koelkast en hoe komt het dat een ballon die gevuld wordt met helium niet bevriest?
01/10/2008 - Glenn (18 jaar)
Context van de vraag:Een koelkast werkt dus volgens het principe van gas dat uitzet, het heeft daarvoor energie nodig en onttrekt die aan de buitenlucht. Daarom dat deo koud aanvoelt. Maar ik denk dat het antwoord waarschijnlijk niet zo simpel is, want wanneer je een ballon met helium vult, bevriest die ook niet, hoe komt dat eigenlijk? Want als je een luchtmatras vult met koolstofdioxide dan bevriest die luchtmatras en barst. Of moet een gas onder hoge druk opgeslagen, waardoor het vloeibaar wordt? En wanneer men dan de onder hoge druk, vloeibare stof vrijlaat wilt het meteen verdampen (uitzetten?) en heeft daar energie voor nodig, dat het haalt uit de warmte rondom? En hoe wordt helium opgeslagen, waarschijnlijk ook onder hoge druk en dus vloeibaar, dus hoe komt het dat een ballon die gevuld wordt met helium dan niet kapot vriest?
Antwoord
Beste Glenn,
Dat zijn een hele hoop vragen in een keer... Ik zal eerst wat algemene uitleg geven en dan proberen op je vragen te antwoorden.
Gassen kunnen samengedrukt worden. Als je ze genoeg samendrukt en afkoelt, kan je ze ook vloeibaar maken. Sommige stoffen kennen echter geen vloeibare toestand en gaan onmiddellijk van vaste naar gasfase bij het verhogen van de temperatuur.
Bij een koelkast gebeuren er twee processen:
- in de koelkamer zelf lopen leidingen waarin een vloeistof gedwongen wordt te verdampen (door het volume te laten toenemen). Hiervoor zal er warmte onttrokken worden aan de koelkast (+ wat erin ligt).
- achteraan, aan de buitenkant van de koelkast, wordt het gas weer gecomprimeerd tot een vloeistof, waarbij warmte vrijkomt (het omgekeerde dus van wat in het binnenste van de koelkast gebeurt). Die warmte wordt weer aan de omgeving afgegeven door het rooster achteraan de koelkast.
Er zal altijd meer warmte afgegeven aan de omgeving dan dat er warmte wordt onttrokken uit de koelkast. Daarom ook dat het niet helpt om in de zomer de koelkast open te zetten. Integendeel: het gaat dan juist nog warmer worden.
Het kan goed zijn dat in je deo alcohol zit. Deze verdampt ook en zal daarvoor warmte onttrekken aan de huid, wat voor een koeleffect zorgt. Hetzelfde gebeurt als je ether of ontsmettingsalcohol aanbrengt. Het kan echter ook zijn dat je deo gewoon koeler bewaard wordt en daardoor frisser aanvoelt dan je huidtemperatuur.
Als je een ballon vult met helium, komt het gas waarschijnlijk uit een fles, waarin een druk van 300 bar bereikt wordt. Bij deze druk is helium nog niet vloeibaar en de ontspanner aan de kraan zorgt ervoor dat je met lagere drukken de balonnen kan vullen. Als je de kraan een halfuur volop zou openzetten, zou je wel ijsvorming merken aan de ontspanner, maar het gas zelf is niet koud genoeg om de ballon te doen bevriezen.
Koolstofdioxide heeft een veel hoger kookpunt (-78.5° C in vergelijking met -270° C bij He), en dus kan je bij het onder druk bewaren van CO2 wel met een vaste stof (CO2 smelt niet, maar sublimeert) te maken hebben. Dat is ook zo het geval bij CO2 brandblussers. Als je hiervan in je luchtmatras spuit, zal deze afkoelen tot -78.5° C, met de gekende desastreuse gevolgen.
Als een vloeibaar of vast gemaakt gas (dat dan onder hoge druk bewaard wordt) vrijgelaten wordt in de omgeving, zal het inderdaad warmte opnemen om te kunnen verdampen (op voorwaarde dat de omgeving warmer is dan het kookpunt van die stof natuurlijk).
Zoals hierboven staat, is dat bij helium al heel wat moeilijker (hogere drukken nodig en/of lagere temperaturen nodig). Als een gas onder druk vrijgelaten wordt in de omgeving, zal het vooral meer plaats innemen, het temperatuureffect is hier veel kleiner.
Hopelijk is het allemaal wat duidelijker!?
Deze vraag werd beantwoord door:
ir. Bart De Schouwer
Manager
 |
IMEC |
Gerelateerde vragen
Stuur dit antwoord naar een vriend Deze pagina afdrukken |
Dit project wordt ondersteund door het actieplan wetenschapsinformatie en innovatie,