tiistai 19. heinäkuuta 2016

Mökkeilyä ja termodynamiikkaa

Lomailu on rankkaa puuhaa, kun koko ajan pitää olla jossain menossa. Ulkomaanreissua ei tänä kesänä sattuneista syistä tullut, mutta pari mökkikeikkaa tähän muutamaan viikkoon on mahdutettu, ja juuri palasin Pohjanmaalta, josta salama tai vastaava oli rikkonut nettiyhteyden, joka sekin osaltaan esti kirjoittelun. No, nyt vihdoinkin pääsee takaisin töihin kitisemään siitä, että olisipa loma eikä tarvitsisi tehdä mitään.

Pääsisipä pian eläkkeelle. Tuskin sekään mitään auttaa, kun sitten emäntä on kuitenkin koko ajan patistamassa, että mennään bingoon ja sauvakävelylle ja sen jälkeen pitää leipoa viski-valkosuklaakuorrutteisia muffinsseja kun lapsenlapset ovat tulossa kylään.

Mutta mökkeilystähän minun piti puhua. Emännän suvulla on mökki Kouvolan suunnalla jonkin sotilastukikohdan kupeessa. Välillä ylitse pörrää laskuvarjoneekereitä, ja tykistön rauhoittavassa jylinässä on mukava rentoutua. Pieni järvi on täynnä joutsenia ja muita sorsia, ja mökkiä ympäröivät mättäät notkuvat mustikoista.

Nyt oli mukava sää. Lämpötila oli siinä 15 asteen kieppeillä, satoi lähes koko ajan ja järveltä puhalsi jäätävä myrskytuuli. Jotkut ihmiset, kuten isäni, ovat sellaisia, että sääsket eivät syö heitä kuin pakon edessä, ja silloinkaan he eivät saa pistoista allergisia reaktioita, jotka täplittäisivät naaman punavalkoiseksi ja valvottaisivat kutinallaan. Jostain syystä minä en ole kyseisiä ominaisuuksia perinyt. Tuossa säässä pystyi vähän ulkoilemaankin.

Joka päivä tietysti saunottiin. Oli mukavaa, kun oli kunnon puukiuas, jolla saunan sai nopeasti lämmitettyä 120 asteeseen. Tästä tulikin mieleeni eräs modernin taikauskon ilmentymä, josta olen ennenkin kuullut, mutta nyt kauhukseni havaitsin emännänkin uskovan siihen. Tai ei varsinaisesti uskovan, vaan toistavan vain sen kummemmin kyseenalaistamatta muilta kuulemiaan oppeja, mikä toki sinänsä on vielä kauhistuttavampaa.

Oletetaan, että käytössä on kolmenlaista vettä. Kiehuvan kuumaa vettä, jota on kiukaan padassa hyvin rajallinen määrä; kylmää vettä, jota on kaivosta saatavilla käytännössä rajattomasti; ja haaleaa vettä, joka on edellisten sekoitus ja jota sitäkin mielellään säästelisi peseytymiseen. Mitä näistä käytetään löylynheittoon?

Itse tietysti valitsin sen, mitä ei tarvitse säästellä, mutta emäntä närkästyi, että kylmä vesi rikkoo kivet. Pitäisi käyttää lämmintä vettä, että nopean lämmönvaihtelun aiheuttama supistuminen olisi vähäisempää eikä aiheuttaisi kiviin niin suuria sisäisiä jännitteitä.

Seuraavaksi aion käyttää matematiikkaa, ja kuten täällä Porstuassa on tapana, kompensoin sen lukijoissani aiheuttamaa mielipahaa laittamalla kuvia vähäpukeisista naisista:

Viehättävä assistenttini Diana.

No niin. Kyllähän se on totta, että nopea lämpötilan lasku aiheuttaa aineessa enemmän tai vähemmän äkillistä supistumista, ja kiinteässä ja joustamattomassa materiaalissa, kuten kivessä, se aiheuttaa ajan mittaan halkeilua ja rapautumista. Kuulemma kivien kunto vaikuttaa löylyjen laatuun ja sähkökiukaissa myös toimintavarmuuteen, joten asia on syytä ottaa huomioon.

Kylmä vesi on lämpötilaltaan ehkä noin 10-asteista. Lämmin pesuvesi taas korkeintaan 40-asteista. Kiehuvaa vettä ei ole varaa käyttää, joten se jätetään pois laskuista. Jokainen peruskoulussa 7. luokalle asti päässyt muistanee, ettei tuo tarkoita, että lämmin vesi olisi 4 kertaa kylmää lämpimämpää, vaan lämpölaskuissa kuuluu käyttää kelvineitä celsiuksien sijasta, jolloin molempiin lukuihin lisätään 273,15. Pyöristetään blogistin näppäilyjen vähentämiseksi lähimpään kymmeneen, eli kylmä on 280-asteista ja lämmin 310-asteista. Lämmin on siis vajaat 11 % kylmää lämpimämpää.

Sitten halutaan tietää, kuinka kuumiksi kiukaan kivet tulevat. Se tietysti riippuu täysin niin kiukaasta kuin siitäkin, kuinka kuumista löylyistä kukakin tykkää, joten yleispätevää lukua ei voida saada, vaikka kuinka mittailtaisiin. Täällä on sentään joitain mittauksia tehty, jolloin kiukaan saunontalämpötilaksi ollaan saatu n. 550 celsiusta eli 820 kelviniä.

Kiukaan ja veden lämpötilaero kylmän veden kanssa on 540 astetta, lämpimän veden kanssa 510 astetta. Kylmän veden kanssa lämpötilaero on siis 5,9 % suurempi. Eihän tämä vielä tähänkään jää, vaan veden kiehuttaminen kaasuksi vaatii paljon enemmän energiaa kuin lämmittäminen kiehuvaksi. Pieni hetki, lunttaan lukioaikojen taulukkokirjastani...

Lämpömäärän laskukaava on Q = cmΔt, jossa c on aineen ominaislämpökapasiteetti, m on massa ja Δt on lämpötilan muutos. Kirjan mukaan veden ominaislämpökapasiteetti on 4,19 kJ/kgK, ja oletetaan, että heitetään vettä desin verran eli 0,1 kg. Sitten erikseen höyrystymisen kaava, joka on Q = rm, jossa r on aineen höyrystymislämpö, joka vedellä kirjan mukaan on 2260 kJ/kg.

Lyödään luvut kaavaan. Kylmän veden pitää lämmetä 90 astetta, jolloin veden lämmitys kiehuvaksi vie 37,71 kJ. Lämmin vesi lämpiää 60 astetta, jolloin se vaatii 25,14 kJ. Kun vesi on saatu 100-asteiseksi, se pitää vielä muuttaa nesteestä kaasuksi, mikä molemmissa tapauksissa vie saman 226 kJ.

Kylmä vesi siis jäähdyttää kiviä yhteensä noin 264 kJ, ja lämmin 251 kJ. Eroa on 5 %:n verran. Jopa jääkylmän ja kiehuvan veden välinen ero olisi vain 18,5 %.

Jos jollain on termodynamiikka tuoreemmassa kuin 13 vuotta vanhassa muistissa, laskelmiani saa korjata, mutta tämän perusteella johtopäätökseni on, että löylyveden lämpötilalla on merkitystä suunnilleen sen verran, että kestävätkö kivet käyttöä 10 vai 9,5 vuotta. Päättäköön kukin itsekseen, kuinka tärkeää se on. Itse en jaksa edelleenkään ruveta asiasta stressaamaan.

Hitto. Ei minun noin syvällisiin laskuihin pitänyt mennä. Pakko se kuitenkin oli, koska muuten joku olisi huomauttanut. Laitetaan vielä toinenkin kuva.


Noin. Vieläkin joku tulee varmasti vaatimaan, että minun pitäisi samalla laskea, montako astetta kivien pinta ehtii noilla lukemilla jäähtyä ja laskea sen perusteella lämpölaajenemisen tarkka arvo, enkä minä sitä enää osaa. Minä olen humanisti nykyään. Turistaan vaikka kirjallisuudesta tai jostain. Mökillä tuli luettua tekemisen puutteessa melkoinen läjä kirjoja, joten ehkä niistä sitten ensi kerralla.

6 kommenttia:

  1. "...pitää leipoa viski-valkosuklaakuorrutteisia muffinsseja kun lapsenlapset ovat tulossa kylään."

    Jaa-a.
    Tulkitsenko tuosta nyt niin, että perheenlisäystä on tulossa? ;)

    VastaaPoista
  2. Fysikaalisia laskukaavoja käyttäessä tulee helposti mieleen palikkatestin klassillinen kysymys: Joskus minusta tuntuu, että vanne kiristää päätäni. Tai jotai. No joka tapauksessa muutama vuosi sitten piti laskea ja arvioida jäähdytyskapasiteetin tarvetta tietokonesaliin. Kukaan muu ei tehtävää halunnut, enkä minäkään, mutta nakki osui. Aika harva kaavoja muistaa ja itse muistin vain, että delta tarkoittaa muutosta. Kaikki muu piti luntata (jos ei käytä niin unohtaa. Paitsi fillarilla ajon ja panemisen).

    Kaakkois-Suomessa vedenkäyttö ja muu maaperään liittyvä asia on niin lujasti kytketty radon-kaasuun, että rapautuvien kivien käyttö kiukaassa on eräänlaista korialaista rulettia. Kiehuvassa vedessä radonia ei enää ole, joten sitä käyttäisin löylyvetenä.

    VastaaPoista
  3. Minun pitäisi olla juuri sellainen, joka tuollaisia laskuja laskee! Mutta en ole.

    Mutta ainakaan meidän mökillämme ei ole tänä vuonna näkynyt joutsenien suurikokoisia paskapökäleitä.

    VastaaPoista
  4. Iltaa, 1/17, Cheek-fani ja Tom, ja kiitos kommenteista.

    1/17: Itse asiassa, en ollut aikonut mainita asiasta täällä vielä muutamaan kuukauteen, eli ennen asian ns. valmiiksisaamista, mutta kyllähän sen noin voi tulkita.

    Cheek: Itselleni tulee lähinnä mieleen, että haluaisin ruveta maalariksi, kukkakauppiaaksi tai kukkia maalaavaksi maalariksi. Termodynamiikka tosin oli aikoinaan suosikkini fysiikan osa-alueista. Noissa kiuaskivissä vaan pitäisi varmaan vääntää integraaleja siitä, kuinka lämpötilan muutos pienenee kiven keskelle päin mentäessä, ja siihen vedän rajan.

    Pyörällä ajosta kyllä väitän, että senkin unohtaa. Sattumalta juuri viikonloppuna Pohjanmaalla käydessäni löysin pajan nurkasta lukioaikaisen polkupyöräni, ja pitihän sitä kokeilla. Noin viiteentoista vuoteen en ole pyörällä ajanut, ja sen jälkeen massani on lisääntynyt 33 %:lla yläruumiiseen painottuen. Oli sen verran haparoivaa kyytiä, etten ihan heti uskaltaisi liikenteen sekaan.

    Radonia en osannutkaan ottaa huomioon, ja saatat olla oikeassa. Tosin luulen, että jos koko viikonlopun olen kiskonut samaa vettä janojuomana, ne vähäiset saunassa hengitetyt määrät eivät enää kohtalooni vaikuta.

    Tom: Laskeskele ihmeessä. Peruskoulussa ja lukiossa pidin kovasti laskeskelemisesta, mutta sitten TKK:lla sitä tulikin niin paljon, että meni maku koko hommasta ja vaihdoin alaa. Nykyään kun joskus harvoin laskeskelee huvikseen, sen huomaa olevan yllättävän hauskaa ja virkistävää.

    Tänä kesänä oli harmia yhdestä sorsaperheestä, joka rynnisti pihaan syömään mustikoita aina kun silmä vältti. Ei se minua olisi haitannut ja ovathan sorsanpoikaset mahdottoman söpöjä, mutta emäntä valitti, että ne paskantavat marjat pilalle. Eihän siinä sitten muu auttanut kuin hätistellä. Joutsenet eivät onneksi ole vielä äkänneet tulla paskantamaan meille.

    VastaaPoista
  5. Miksi ihmeessä käytitte juomavettä kaivosta saunassa, kun järvi vieressä? Anna kun arvaan.. emännän pyynnöstä? Toiseksi, miten kukaan voi Suomessa olla 15 vuotta ajamatta polkupyörää?

    VastaaPoista
  6. Huomenta ja kiitos kysymyksistä.

    Käytämme saunassa kaivovettä, koska aikoinaan kun kaivo on kaivettu, siihen on samalla pantu sähköpumppu ja vedetty letkut mökkiin, jolloin vesi tulee hanasta ilman kantamisen vaivaa. Matkaa kaivolle on kuitenkin kilometrin verran. Samalla on vedetty letku saunaankin, koska miksipä ei, samalla vaivalla. Voi kyllä olla, ettei emäntä varmaankaan edes suostuisi käyttämään saunassa järvivettä, koska se on siellä aika turpeista.

    Pääkaupunkiseudulla pärjää oikein hyvin ilman polkupyörää. Kaikkiin paikkoihin, mihin sillä saattaisi haluta mennä, pääsee linja-autollakin, ja lyhyemmillä matkoilla ja ulkoilutarkoituksessa kävelen mieluumin. Pohjanmaalla käydessäni taas vanhempani asuvat sen verran syrjäisessä ja rauhallisessa paikassa, ettei sieltä tee mielikään lähteä mihinkään millään moottorittomalla välineellä.

    VastaaPoista