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.