Problema pratico
Sto costruendo uno stagnetto in cortile per le tartarughe.
Le dimensioni sono 45 (profondita') x 150 (lunghezza --> uno dei 2 lati e' adiacente ad un muro) x 105 (larghezza).
Come si fa a calcolare quale volume di acqua ghiaccera' d'inverno??? [^]
Le dimensioni sono 45 (profondita') x 150 (lunghezza --> uno dei 2 lati e' adiacente ad un muro) x 105 (larghezza).
Come si fa a calcolare quale volume di acqua ghiaccera' d'inverno??? [^]
Risposte
Oltre al fatto che dipende dalla temperatuta (se dove abiti tu si ariva a 15 rgadi sotto 0 ghiaccia tutta!), non credo sia un problema risolvibile con le classiche nozioni di termodinamica/calorimetria.
Secondo la teoria è possibile calcolare quanta massa(in questo caso l'acqua) cambierà stato (da liquido a solido), conoscendo masse calori specifici e temperature iniziali; il problema è che il sistema termodinamico con cui l'acqua è in contatto è l'aria esterna che, avendo una massa sproporzionatamente superiore a quella dell'acqua del tuo laghetto, è praticamente una sorgente: ha quindi una capacità termica infinita e di conseguenza (sempre secondo la teoria) non appena la temperatura dell'aria scende (anche di pochissimo) sotto lo 0, l'acqua del laghetto ghiaccia tutta.
Perchè poi in realtà non va così, questo proprio non te lo so spiegare.
Platone
Secondo la teoria è possibile calcolare quanta massa(in questo caso l'acqua) cambierà stato (da liquido a solido), conoscendo masse calori specifici e temperature iniziali; il problema è che il sistema termodinamico con cui l'acqua è in contatto è l'aria esterna che, avendo una massa sproporzionatamente superiore a quella dell'acqua del tuo laghetto, è praticamente una sorgente: ha quindi una capacità termica infinita e di conseguenza (sempre secondo la teoria) non appena la temperatura dell'aria scende (anche di pochissimo) sotto lo 0, l'acqua del laghetto ghiaccia tutta.
Perchè poi in realtà non va così, questo proprio non te lo so spiegare.
Platone
Beh dipende anche dalla pressione, infatti se la pressione aumenta, la temperatura di fusione si abbassa. Quindi a tale scopo sarebbe più consono realizzare un lago più profondo che largo... In un certo senso anche aggiungere una sostanzxa non volatile potrebbe aiutare a non far congelare l'acqua.
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A perenne vanto della scienza sta il fatto che essa, agendo sulla mente umana, ha vinto l'insicurezza dell'uomo di fronte a se stesso e alla natura.
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A perenne vanto della scienza sta il fatto che essa, agendo sulla mente umana, ha vinto l'insicurezza dell'uomo di fronte a se stesso e alla natura.
Alcune informazioni te le posso aggiungere, ma la “risposta completa” no.
1ª - È vero che diminuendo la pressione al temperatura di fusione aumenta, ma questo fenomeno è sicuramente trascurabile: alla temperatura di punto triplo possono coesistere lo stato aeriforme (vapor acqueo), liquido e solido, per cui la pressione è molto bassa (ma non ricordo quanto), e la temperatura è di 1/100 di grado Celsius (si ricorda bene perché il termometro a gas perfetto si realizza teoricamente proprio con l’acqua al punto triplo, che è alla temperatura di 273,16°K). Penso quindi che, pur abbassandosi all’aumentare della pressione (e quindi della profondità) non porti un contributo interessante fino a ½ atmosfera di aumento (circa 5 metri di profondità).
2ª - È vero che teoricamente “non appena la temperatura dell'aria scende (anche di pochissimo) sotto lo 0, l'acqua del laghetto ghiaccia tutta”, ma in un tempo che non è affatto breve, anche per il notevole isolamento termico dato dal ghiaccio, ma anche l’acqua credo che sia un isolante non male. Ovviamente solo mentre cala la temperatura sotto i 4 °C o mentre sale sopra i 4°C, perché a tale temperatura si ha la massima densità dell’acqua, e in questi casi si evita l’instaurarsi di moti convettivi che portano verso l’alto l’acqua sottostante.
3ª - Se la temperatura dell’aria è costantemente molto sotto lo 0°C (e in assenza di altri apporti energetici, come un fortissimo irraggiamento solare), sia di notte che di giorno, allora è quasi certo che in tutto l’inverno arriverà a ghiacciare tutta l’acqua del laghetto, ma se, come succede molto più spesso, di notte la temperatura scende sotto lo 0°C e di giorno torna sopra, è molto più difficile prevedere che cosa succederà nello strato profondo del laghetto.
4ª - tieni presente anche un’altra complicazione: se l’acqua è pulita e il ghiaccio “bianco” si ha un comportamento, se invece l’acqua è sporca ed il ghiaccio “scuro” (per la presenza di foglie o “degli effetti” delle tartarughe” allora, oltre all’effetto già detto sopra (di abbassare la temperatura di solidificazione) si avrebbe anche quello di favorire l’assorbimento dei raggi solari.
5ª - L’idea di aggiungere una sostanza non volatile mi pare che debba funzionare, per esempio con dell’antigelo si avrebbe una diminuzione nettissima della temperatura di solidificazione … peccato che l’antigelo sia comunemente un veleno (mi pare di 2ª classe).
6ª - Io credo comunque che il problema sia un altro: le tartarughe le vuoi conservare congelate o vive? Lo dico perché credo che siano animali che hanno bisogno di acqua che abbia una temperatura in un certo “range”, e credo che questo non contempli i famosi 4°C (mi paiono animali “tropicali”).
7ª - quale che sia lo spessore del ghiaccio che ricoprirà la superficie dell’acqua le tartarughe devono poter accedere alla superficie per respirare, per cui l’acqua non deve ghiacciare se non minimamente (ma ribadisco quanto al punto precedente). Un po’ diverso sarebbe il caso dei pesci, che possono rimanere anche sempre sott’acqua, ma questa deve avere una buona ossigenazione dovuta o ad un meccanismo particolare o alla superficie del laghetto sufficientemente libera.
Facci sapere che cosa ne sarà delle tartarughe …
1ª - È vero che diminuendo la pressione al temperatura di fusione aumenta, ma questo fenomeno è sicuramente trascurabile: alla temperatura di punto triplo possono coesistere lo stato aeriforme (vapor acqueo), liquido e solido, per cui la pressione è molto bassa (ma non ricordo quanto), e la temperatura è di 1/100 di grado Celsius (si ricorda bene perché il termometro a gas perfetto si realizza teoricamente proprio con l’acqua al punto triplo, che è alla temperatura di 273,16°K). Penso quindi che, pur abbassandosi all’aumentare della pressione (e quindi della profondità) non porti un contributo interessante fino a ½ atmosfera di aumento (circa 5 metri di profondità).
2ª - È vero che teoricamente “non appena la temperatura dell'aria scende (anche di pochissimo) sotto lo 0, l'acqua del laghetto ghiaccia tutta”, ma in un tempo che non è affatto breve, anche per il notevole isolamento termico dato dal ghiaccio, ma anche l’acqua credo che sia un isolante non male. Ovviamente solo mentre cala la temperatura sotto i 4 °C o mentre sale sopra i 4°C, perché a tale temperatura si ha la massima densità dell’acqua, e in questi casi si evita l’instaurarsi di moti convettivi che portano verso l’alto l’acqua sottostante.
3ª - Se la temperatura dell’aria è costantemente molto sotto lo 0°C (e in assenza di altri apporti energetici, come un fortissimo irraggiamento solare), sia di notte che di giorno, allora è quasi certo che in tutto l’inverno arriverà a ghiacciare tutta l’acqua del laghetto, ma se, come succede molto più spesso, di notte la temperatura scende sotto lo 0°C e di giorno torna sopra, è molto più difficile prevedere che cosa succederà nello strato profondo del laghetto.
4ª - tieni presente anche un’altra complicazione: se l’acqua è pulita e il ghiaccio “bianco” si ha un comportamento, se invece l’acqua è sporca ed il ghiaccio “scuro” (per la presenza di foglie o “degli effetti” delle tartarughe” allora, oltre all’effetto già detto sopra (di abbassare la temperatura di solidificazione) si avrebbe anche quello di favorire l’assorbimento dei raggi solari.
5ª - L’idea di aggiungere una sostanza non volatile mi pare che debba funzionare, per esempio con dell’antigelo si avrebbe una diminuzione nettissima della temperatura di solidificazione … peccato che l’antigelo sia comunemente un veleno (mi pare di 2ª classe).
6ª - Io credo comunque che il problema sia un altro: le tartarughe le vuoi conservare congelate o vive? Lo dico perché credo che siano animali che hanno bisogno di acqua che abbia una temperatura in un certo “range”, e credo che questo non contempli i famosi 4°C (mi paiono animali “tropicali”).
7ª - quale che sia lo spessore del ghiaccio che ricoprirà la superficie dell’acqua le tartarughe devono poter accedere alla superficie per respirare, per cui l’acqua non deve ghiacciare se non minimamente (ma ribadisco quanto al punto precedente). Un po’ diverso sarebbe il caso dei pesci, che possono rimanere anche sempre sott’acqua, ma questa deve avere una buona ossigenazione dovuta o ad un meccanismo particolare o alla superficie del laghetto sufficientemente libera.
Facci sapere che cosa ne sarà delle tartarughe …
Premetto che le tartarughe le voglio vive anche d'inverno!! [:D]
Ho letto su una guida per costuire laghetti ecc. che la profondita deve essere intorno ai 60 cm altrimenti ghiaccia l'acqua.
Io mi sono chiesto perche' proprio 60 cm e non 50 o 70 o altro??? Pensavo ci fosse diciamo una "relazione" ben precisa. [:I]
Sul fatto di mettere dentro qualche sostanza per abbassare il punto di congelamento dell'acqua ci avevo pensato pure io. Pero' giustamente il paraflu' nn mi sembra il caso [:P] Avevo pensato anche al sale --> ma nn penso gradiscano.
D'inverno il metabolismo delle tartarughe si abbassa notevolmente quindi anche se nn salgono a prendere aria per un po' non dovrebbe essere un problema...e quindi sporcano poco l'acqua ---> quindi nn si puo' giocare tanto sulle proprieta' colligative delle popo' di tartaruga!! [:D]
Quello che chiedo: c'e' qualche sostanza che abbassa il punto di congelamento dell'acqua e non e' tossica per gli abitanti del laghetto?? (nn e' escluso che ci "sbatta dentro" anke qualche pesciolino [8)] )
Ho letto su una guida per costuire laghetti ecc. che la profondita deve essere intorno ai 60 cm altrimenti ghiaccia l'acqua.
Io mi sono chiesto perche' proprio 60 cm e non 50 o 70 o altro??? Pensavo ci fosse diciamo una "relazione" ben precisa. [:I]
Sul fatto di mettere dentro qualche sostanza per abbassare il punto di congelamento dell'acqua ci avevo pensato pure io. Pero' giustamente il paraflu' nn mi sembra il caso [:P] Avevo pensato anche al sale --> ma nn penso gradiscano.
D'inverno il metabolismo delle tartarughe si abbassa notevolmente quindi anche se nn salgono a prendere aria per un po' non dovrebbe essere un problema...e quindi sporcano poco l'acqua ---> quindi nn si puo' giocare tanto sulle proprieta' colligative delle popo' di tartaruga!! [:D]
Quello che chiedo: c'e' qualche sostanza che abbassa il punto di congelamento dell'acqua e non e' tossica per gli abitanti del laghetto?? (nn e' escluso che ci "sbatta dentro" anke qualche pesciolino [8)] )
Ciao.
proviamo a fare una semplficazione: le tartarughe subiscono danni cerebrali se la temperatura scende sotto i 4 gradi centigradi.(questa ipotesi, oltre che preservare le tarte, ci permette di considerare il problema solo da un punto di vista dello scambio termico, trascurando i passaggi di fase)
Supponiamo che il cp dell'acqua sia costante, consideriamo solo la diezione z, normale al terreno e rivolta verso il basso, esiste una soluzione notevole dell'equazione di Fourier che ci permette di calcolare, nota la temperatura iniziale del corpo e nota la temperatura di interfaccia tra il corpo e l'ambiente esterno, l'andamento nel tempo e lungo z del raffreddamento.
Per fare una stima "conservativa" consideriamo che la temperatura dell'acqua, all'inizio del periodo freddo sia di 15 gradi,che il periodo freddo duri 100 giorni e che la temperatura media di interfaccia sia 4 gradi, allora con questi dati è possibile stimare che temperatura dopo questo periodo di tempo con z=60 cm, se essa è minore di 4 gradi, allora certamente le tartarughe non potranno essere lasciate all'aperto durante il periodo iinvernale e in quel laghetto.
Questa è una prima stima che si può fare, non è certamente un risultato rigoroso, ma è lo stesso calcolo che si fa per decidere di quanto interrare i tubi per evitare che gelino.
proviamo a fare una semplficazione: le tartarughe subiscono danni cerebrali se la temperatura scende sotto i 4 gradi centigradi.(questa ipotesi, oltre che preservare le tarte, ci permette di considerare il problema solo da un punto di vista dello scambio termico, trascurando i passaggi di fase)
Supponiamo che il cp dell'acqua sia costante, consideriamo solo la diezione z, normale al terreno e rivolta verso il basso, esiste una soluzione notevole dell'equazione di Fourier che ci permette di calcolare, nota la temperatura iniziale del corpo e nota la temperatura di interfaccia tra il corpo e l'ambiente esterno, l'andamento nel tempo e lungo z del raffreddamento.
Per fare una stima "conservativa" consideriamo che la temperatura dell'acqua, all'inizio del periodo freddo sia di 15 gradi,che il periodo freddo duri 100 giorni e che la temperatura media di interfaccia sia 4 gradi, allora con questi dati è possibile stimare che temperatura dopo questo periodo di tempo con z=60 cm, se essa è minore di 4 gradi, allora certamente le tartarughe non potranno essere lasciate all'aperto durante il periodo iinvernale e in quel laghetto.
Questa è una prima stima che si può fare, non è certamente un risultato rigoroso, ma è lo stesso calcolo che si fa per decidere di quanto interrare i tubi per evitare che gelino.
secondo me la cosa più importante è chiedere a gatsu:
dove abiti? se sei a milano torino o città varie penso che con 50cm di profondità l'acqua non ghiaccerà mai completamente, certo se abiti a livigno (un inverno a livigno ho trovato anche -25C°!!!) allora penso sia il caso di rivedere un po' meglio la situazione!!
facci sapere
ciao
BooTzenN
dove abiti? se sei a milano torino o città varie penso che con 50cm di profondità l'acqua non ghiaccerà mai completamente, certo se abiti a livigno (un inverno a livigno ho trovato anche -25C°!!!) allora penso sia il caso di rivedere un po' meglio la situazione!!
facci sapere
ciao
BooTzenN
Abito in provincia di Milano.
Apprezzo la spiegazione del Chimico Giovanni anche se nn ci ho capito troppo!! [:I]
Cmq come profondita' (per fare i calcoli) considera 45 cm.
Ripropongo la domanda: c'e' qualche sostanza non nociva per le tarte che abbassi il punto di congelamento dell'acqua??? [?]
Apprezzo la spiegazione del Chimico Giovanni anche se nn ci ho capito troppo!! [:I]
Cmq come profondita' (per fare i calcoli) considera 45 cm.
Ripropongo la domanda: c'e' qualche sostanza non nociva per le tarte che abbassi il punto di congelamento dell'acqua??? [?]
penso di no, sai...
Sono animali molto delicati
Sono animali molto delicati
considerazioni "spannometriche" !!!
se abiti in provincia di milano e le misure che hai dato sono in centimetri 150x105x45 ciò vuol dire un volume di ~0.7 m^3 (se non ho fatto errori) cioè ~700 litri d'acqua...dubito che possano ghiacciare in provincia di milano!
fermo restando che non me ne intendo di tartarughe, ma quelle acquatiche non soffrono il freddo???
chiedi a qlc che vende animali!!
ciao ciao
BooTzenN
se abiti in provincia di milano e le misure che hai dato sono in centimetri 150x105x45 ciò vuol dire un volume di ~0.7 m^3 (se non ho fatto errori) cioè ~700 litri d'acqua...dubito che possano ghiacciare in provincia di milano!
fermo restando che non me ne intendo di tartarughe, ma quelle acquatiche non soffrono il freddo???
chiedi a qlc che vende animali!!
ciao ciao
BooTzenN
...allora penso che risolvero' il problema mettendo un telone sopra il laghetto quando fara' freddo.
quote:
Originally posted by BooTzenN
fermo restando che non me ne intendo di tartarughe, ma quelle acquatiche non soffrono il freddo???
Un mio amico ha un laghetto...in inverno ghiaccia solo lo strato superiore e le tarte se ne stanno tranquille sul fondo. (e' a forma di cerchio con un diametro di circa 3 metri e nn e' molto profondo)
Non penso ke sia un problema di freddo ---> la mia preoccupazione era ke se l'acqua ghiaccia TUTTA sicuramente muoiono!!
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