Esta puede ser una pregunta descaradamente obvia, pero nunca he oído que algo así suceda. ¿Podría ser esto posible de alguna manera utilizando una cámara de vacío para hervir el agua y hacer girar una turbina?
Dado que el agua hierve a temperatura ambiente en un vacío cercano, ¿es posible usar esto para generar electricidad de alguna manera?
Sí. Si algo hace hervir el agua, entonces debe haber un flujo de calor. Puede construir una máquina térmica que extraiga trabajo útil (p. ej., para generar electricidad) de ese flujo de calor.
¿Podría ser esto posible de alguna manera usando una cámara de vacío para hervir el agua?
El vacío no hace hervir el agua. El calor hace hervir el agua.
Cuando el agua hierve, el vapor se lleva el calor. Si de repente expone un recipiente de agua abierto al vacío, sucederán dos cosas: (1) el agua comenzará a hervir y (2) el agua se enfriará a medida que hierva. Cuando el agua se enfríe lo suficiente, tal vez lo suficientemente fría como para congelarse, la ebullición se detendrá.
Para hervir agua continuamente, a cualquier presión, debe tener un suministro continuo de calor.
Entonces, lo que no preguntó fue, ¿mejoraría su eficiencia la aplicación de vacío en la salida de una turbina de vapor?
Bueno, aquí está el truco: en las grandes centrales térmicas, eso es lo que realmente hacen .
El fluido de trabajo en una gran central térmica es agua desmineralizada que fluye en un circuito cerrado . No hay nada más que agua en el circuito (es decir, no hay aire), por lo que en el extremo frío de las turbinas, donde la temperatura puede ser tan baja como la temperatura del agua de enfriamiento que extraen de un río cercano, la presión puede ser mucho menos que la atmosférica --- casi vacío.
La respuesta es no". Las turbinas de vapor utilizan vapor caliente a alta presión. A medida que este vapor viaja a alta velocidad a través de los álabes de la turbina, experimenta una caída de presión y una caída de temperatura. La "pérdida" resultante en energía de vapor es lo que produce el trabajo que hace girar la turbina, que está conectada a un generador eléctrico.
Para el agua que hierve en condiciones de vacío, el vapor se produce a partir del contenido de calor del agua misma. Este contenido de calor es limitado, por lo que la cantidad de vapor producido es limitada. Además, debido a que el vapor se produce en condiciones de vacío, tiene una densidad muy baja y una temperatura muy baja, por lo que no hay mucha energía de vapor disponible para hacer el trabajo de la turbina. Este hecho se vuelve aún más "oneroso" cuando se considera la cantidad de trabajo que debe realizar la bomba de vacío asociada para producir las condiciones de vacío requeridas para hervir el agua. Una vez que se considera el trabajo de la bomba de vacío, se vuelve obvio que la eficiencia de este proceso es DEMASIADO baja para ser útil.
En la función de una máquina, no.
Algunas personas en biofísica proponen que pueden ocurrir diversos grados de presión de vacío en ciertos espacios moleculares confinados en los tejidos. Por ejemplo, este es un mecanismo propuesto sobre cómo los árboles altos, por ejemplo, las secuoyas, pueden extraer agua tan alto. (porque el agua se evapora de las hojas y eso aprovecha una fuerza de vacío entre la cadena de moléculas de agua que llega hasta las raíces).
Entonces, en el caso anterior, un vacío biológico puede estar trabajando, usando energía que de otro modo se perdería por el ruido termodinámico. Esto no es "generar electricidad" según su pregunta, pero es 'generar' energía.
La segunda ley de la termodinámica requiere que para que una máquina térmica genere electricidad, debe tener una diferencia de calor para explotar.
Probablemente podría usar el hecho de que el agua hierve a bajas presiones para hacer una máquina de vapor que funcione con la diferencia entre la temperatura ambiente y 0 grados C. Pero la presión en la cámara de condensación tendría que ser aún más baja que la presión en la caldera, por lo que el motor probablemente tendría una salida de potencia muy baja.
Si realmente estuviera diseñando un motor para funcionar con ese tipo de diferencia de temperatura, sería mejor usar algún fluido de trabajo que no sea agua que pueda hervir a temperatura ambiente, incluso a alta presión.
Nota: Hay una razón por la que el motor a base de agua no puede funcionar con una temperatura fría mucho más baja que 0 grados C. La razón es que el punto triple del agua se encuentra a 0 grados. Entonces, si intentara mantener el condensador mucho más frío que eso, se formaría hielo sólido en su condensador: no es algo bueno.
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alefcero
Rococó