Wassererhitzung durch Reibung

Wissenschaft Physik
#1

hallo!

Heute morgen war hier noch ein Artikel (der etwas verrrückt formuliert war) aber dennoch interessant war.
Die Frage war (glaube ich), ob man Wasser auf 70°C erhitzen kann, indem man es durch ein Rohr fließen lässt.

Meine Antwort war, dass das möglich ist, wenn die Reibung zwischen Wasser und Rohr überproportional zur Fließgeschwindigkeit stiege.
Bei irgendeiner Geschwindigkeit würde das Wasser dann 70°C erreichen.

Die Frage ist nur: Steigt die Reibung von Wasser in einem Rohr überproportional zur Fließgeschwindigkeit?

Gruß
Paul

#2

Hallo,

Die Frage war (glaube ich), ob man Wasser auf 70°C erhitzen
kann, indem man es durch ein Rohr fließen lässt.
Meine Antwort war, dass das möglich ist, wenn die Reibung
zwischen Wasser und Rohr überproportional zur
Fließgeschwindigkeit stiege.

Warum ist das notwendig? Und welche weiteren Rahmenbedingungen gibt es? Wie warm ist das Rohr, wie warm ist das Wasser vorher, wie lang ist das Rohr etc.?
Gruß
loderunner

#3

Hallo,

Die Frage ist nur: Steigt die Reibung von Wasser in einem
Rohr überproportional zur Fließgeschwindigkeit?

das lässt sich ohne Randbedingungen nicht genau beantworten.
Meistens bilden sich am Rand des Rohres aber wirbel, wenn die Fliessgeschwindigkeit (bzw. des Druck) der Flüssigkeit einen bestimmten Wert überschreiten, so dass sich die Reibung so dass die Reibung dann nicht mehr proportional ansteigt.
http://de.wikipedia.org/wiki/Reynolds-Zahl

Gruß
T.

#4

Hallo,

wenn du das Wasser ne Weile im Kreis pumpst, bekommst du das auch hin durch den Wärmeeintrag deiner Kreiselpumpe. Allein durch Reibung wird denke ich schwierig, da sich wohl eher ne Grenzschicht an deinen Rauigkeiten ausbildet und die Strömung auf dieser Grenzschicht gleitet.

Viele Grüße

#5

Warum ist das notwendig?

Das vorbeifließende Wasser kühlt das Rohr, indem es dem Rohr die Wärme entzieht. Erhöhe ich die Fließgeschwindigkeit, erhöhe ich auch die Wärmeabfuhr aus dem Rohr.

Das vorbeifließende Wasser erhitzt das Rohr durch die Reibung zwischen Wasser und Rohr. Erhöhe ich die Fließgeschwindigkeit, erhöhe ich auch die Wärmezufuhr ins Rohr durch Reibung.

Da die Fließgeschwindigkeitserhöhung sowohl Abkühlung als auch Erwärmung des Rohres bewirkt, kommt es darauf an, in welchem Verhältnis beide Effekte zueinander stehen.

Steigt die Wärmeentstehung durch Reibung stärker als der Abtransport der Wärme, wird sich das Rohr bei steigender Fließgeschwindigkeit immer weiter erhitzen und irgendwann 70°C erreichen.

Und welche weiteren
Rahmenbedingungen gibt es? Wie warm ist das Rohr, wie warm ist
das Wasser vorher, wie lang ist das Rohr etc.?

Rohr und Wasser sind vorher kälter als 70°C, sagen wir 20°C.
Das Rohr ist zB 1 m lang und hat einen Durchmesser von 1 cm.

Gruß
Paul

#6

Hallo Paul,

sieh einmal im Archiv bei www nach unter:

„erwärmung wasserdüse“.

Fast genau vor einem Jahr am 25.01.2010, begann hier eine Diskussion am Brett Physik über diese von „jnice“ gestellte Frage.

Es handelt sich zwar um eine etwas andere Ausgangssituation, aber die Größenordnung einer Erwärmung und die dazu nötigen Voraussetzungen (Druck, Düsen- bzw. Rohrdurchmesser usw.), kannst du vielleicht ersehen.

Gruß

watergolf