Нагрев воды переменным ЭМ полем

[Sahenus]

здравствуйте.)
если сделать большой конденсатор, между его обкладками (вместо диэлектрика, так скажем) поместить, к примеру, стакан воды и подать на выводы этого конденсатора переменное ВЧ напряжение, то между обкладками должно образоваться переменное магнитное поле, которое будет "шевелить" молекулами воды, таким образом нагревая ее, верно?

если так, то как теоретически посчитать сколько энергии и времени для нагрева будет уходить при условии что:

обкладки конденсатора 10Х10см

расстояние от обкладок до воды - 2см

расстояние между обкладками - 9см

объем воды выходит 10*10*5(ШхДхВ)=500см.куб(0,5литра)

начальная температура воды - 10 градусов Цельсия

нагреть нужно до 20-ти градусов.

частота 60кГц

атмосферное давление 0,1атм.
 

по сути, как посчитать сколько для этого нужно кВт/ч и сколько времени займет процесс?

 

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[mvkarp]

Ну, и где Ваше самостоятельное решение, теоретические основания?

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[o_l_e_g]

Тангенс потерь и будет решением. Только вода, воде рознь, даже мизер примесей будет существенно влиять на результат.

А энергии, потребуется ровно столько, чтобы нагреть поллитровку на 10 град.
 

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Sahenus]

15 минут назад, mvkarp сказал:

где самостоятельное решение?

да я даже не знаю с чего начать.

так себе думаю что нужно вычислить емкость обкладки что бы узнать сколько энергии будет уходить на ее заряд. думаю что исходя из этого (+ частота)  можно будет вычислить сколько будет уходить энергии за час и исходя из этого вывести сколько это будет кВт/ч. возможно уже подзабыл что-то. направление верное?
а как посчитать что случиться с температурой воды в переменном ЭМ поле внутри конденсатора в течении этого часа при пониженном атмосферном давлении я не знаю.) с подобными расчетами не сталкивался.

[Sahenus]

25 минут назад, o_l_e_g сказал:

Тангенс потерь и будет решением.
 

а как его вычислить? если можно - конкретно формулу. не особо понимаю что конкретно нужно гуглить в данном случае.

Изменено 28 апреля, 2017 пользователем Sahenus

[mvkarp]

Плюньте тогда на эту задачу.

[kotosob]

@Sahenus ,Прежде всего,научись искать тематически.Коль есть интерес,то начни с решения подобных задач и парада практических ,реальных устройств,которыми так хорошо и информативно пестрит гугль,а не предлагай за тебя решить задачи по физике..

[Yurkin2015]

2 часа назад, Sahenus сказал:

между обкладками должно образоваться переменное магнитное поле

Электрическое поле между обкладками конденсатора.

Молекула воды представляет собой диполь, то есть одна сторона молекулы заряжена положительно, а другая имеет отрицательный заряд. Когда такая молекула попадает в электрическое поле конденсатора, то она поворачивается: плюс молекулы притягивается к минусу конденсатора, а минус - к плюсу. При этом у молекулы появляется дополнительная энергия, которой не было раньше. Все молекулы в стакане повернутся вдоль электрического поля.

При выключении эл. поля конденсатора молекулы воды опять перемешаются абы как, и эта дополнительная энергия перейдёт в тепло.

Вот и всё. Осталось найти эту дополнительную энергию для молекулы. Она равна произведению дипольного момента молекулы воды и напряжённости электрического поля между обкладками конденсатора. Величина дипольного момента молекулы ищется в Гугле, а напряжённость электрического поля конденсатора - в школьном учебнике.

Затем полученную энергию для одной молекулы умножаете на количество молекул в стакане. Потом результат для всех молекул умножаете на сколько раз в секунду прикладывается и снимается поле в конденсаторе.

В итоге имеете количество джоулей в секунду на стакан воды, то есть мощность, расходуемую для нагревания воды.

[IMXO]

6 часов назад, Sahenus сказал:

думаю что нужно вычислить емкость обкладки

и как вы это собираетесь сделать? вопрос о том где взять стакан на пол-литра пока опустим...

6 часов назад, Sahenus сказал:

как теоретически посчитать сколько энергии

по формуле физики за 7 класс

 

 

[Falconist]

Всё давным-давно решено. Идете в магазин, покупаете микроволновку и греете воду. 

 

[Sahenus]

1 час назад, Falconist сказал:

покупаете микроволновку

 

так и сделаю если с этим не получиться. возможно даже несколько штук. только придется половину микроволновки болгаркой отрезать и экранов нагородить. я так понимаю что магнитроны синхронизировать никак не получиться? что бы волны не вычитались.

 

3 часа назад, IMXO сказал:

по формуле физики за 7 класс

Q=c*m*(t2-t1)

с=4183 - удельная теплоемкость для воды

m = 0.5кг

t1 = 10

 t2 = 20

4183 * 0,5 *(20 - 10) = 20915кДж

1 кДж = 0,28 Вт*ч

0,28 * 20915 = 5856,2 = 5,8кВт/ч

эт получается что чтобы нагреть пол литры за час на 10 градусов нужно 5,8кВт/ч?0_о кажись здесь что-то не так. наверное должно быть 5,8Вт/ч

если для нагрева воды на 1 градус нужна одна килокалория, а одна килокалория это 1,16Вт/ч. нужно нагреть объем в 0,5 литра на 10 градусов то как раз выходит 5,8Вт/ч что мне кажется более правдоподобным.

но по сути нужно будет больше, на сколько понимаю. так-как кпд не 100%.

вот еще. я так понимаю что чем ближе обкладки будут к воде, чем меньше будет прослойка воздуха между обкладками и водой, тем это кпд будет больше?

Изменено 29 апреля, 2017 пользователем Sahenus

[Falconist]

Вы уверены, что сможете самостоятельно сваять генератор на 2,4 ГГц (частота, "раскачивающая" молекулы воды)? Лично я не взялся бы.

[Sahenus]

18 минут назад, Falconist сказал:

 Лично я не взялся бы.

на 2,4 ГГц 

по этому проще купить микроволновку и разбарахолить "под себя". но у микроволновки излучение слишком узконаправленое для меня и по этому я думал что можно купить несколько микроволновок. но их синхронизировать не получиться на сколько я знаю. по этому пытаюсь что-то смудровать с тем что пытаюсь тут смудровать.

 но ведь не обязательно нужно прям 2,4 ГГц. думаю что может хватить и меньшей частоты, не так ли? 

вот еще. я сомневаюсь что таким образом (микроволновкой) можно будет греть воду равномерно по всему объему. 

..........................................................................

я так понимаю, в случае с конденсатором, чем больше будет частота тем быстрее будет нагреваться вода. думаю что 500кГц вполне себе достижимо в домашних условиях. возможно даже больше мегагерца можно достичь(?)
а как на счет напряжения на обкладках? есть ли смысл городить генератор с выходом в 310 вольт? на сколько понимаю чем больше это напряжение будет тем бОльше будет напряженность магнитного поля между обкладок?

Изменено 29 апреля, 2017 пользователем Sahenus

[o_l_e_g]

3 часа назад, Sahenus сказал:

эт получается что чтобы нагреть пол литры за час на 10 градусов нужно 5,8кВт/ч?0_о кажись здесь что-то не так. наверное должно быть 5,8Вт/ч

Попутаны кДж и Дж. 


 

[Гость Совсем не Робот]

Два лезвия и спички между ними существенно упростят Вашу задачу. В розетку только не забудьте все это подключить.

[Alkarn]

Есть великий и никем пока не опровергнутый закон сохранения энергии. На его основе
и по формулам ИМХО, если их правильно применить, на нагрев 0,5 литра воды на 10 градусов
на ЛЮБОЙ частоте потребуется 20,9 кДж, или 5,8 Вт*час.
   От частоты зависит только тот самый тангенс дельта у воды, и, следовательно, напряженность поля,
которую надо создать между пластинами, чтобы нагреть воду за заданное время.
Чем выше частота, тем больше потери энергии в конденсаторе на нагрев воды.
На частоте 60 кГц, боюсь, не один киловольт нужно будет подать на пластины.
Кстати, там не магнитное поле работает, а электромагнитное и ,в основном, его электрическая составляющая. 

[IMXO]

6 часов назад, Sahenus сказал:

4183 * 0,5 *(20 - 10) = 20915кДж

серьезно? это счаз так в школах учат?

[KT117]

А КАК правильно?

18 минут назад, IMXO сказал:

4183 * 0,5 *(20 - 10) = 20915кДж

Вот пробовал и на компе и на бытовом калькуляторе перемножить-не получается другой результат получить!

Изменено 29 апреля, 2017 пользователем KT117

[IMXO]

 считать в соразмерных величинах

5 часов назад, Sahenus сказал:

я так понимаю, в случае с конденсатором, чем больше будет частота тем быстрее будет нагреваться вода. думаю что 500кГц вполне себе достижимо в домашних условиях. возможно даже больше мегагерца можно достичь(?)

понимание находится гдето около 273К....  для начала попробуйте осознать, что у вас не один конденсатор, а пять... воздух- материал стакана-вода-материал стакана-воздух, далее их можно привести к трем конденсаторам, найти их емкость , посчитать общую емкость , найти  реактивное сопротивление и рассчитать какой ток будет проходить через конденсатор при каком питании установки.

[Alkarn]

35 минут назад, KT117 сказал:

А КАК правильно?

Вот пробовал и на компе и на бытовом калькуляторе перемножить-не получается другой результат получить!

А попробуй на бумаге в столбик помножить.
Вот самое первое на запрос в Гугле про теплоемкоть воды:

И где здесь буква "к" перед "Дж"?

Изменено 29 апреля, 2017 пользователем Alkarn

[IMXO]

Только что, Alkarn сказал:

А попробуй на бумаге в столбик помножить.

не многим по силам решить: два плюс два умножить на два...

[KT117]

16 минут назад, Alkarn сказал:

А попробуй на бумаге в столбик помножить.

1 час назад, IMXO сказал:

4183 * 0,5 *(20 - 10) = 20915

 

Ну давайте попробуем вместе. Сначала выполним действие в скобках. 20-10=10

потом начинаем умножать:

4183*0.5=2091,5*10=20915

Что я считаю неправильно?

 

11 минуту назад, IMXO сказал:

не многим по силам решить: два плюс два умножить на два...

Это смотря где считать: в калькуляторе или столбиком

В школе учили-умножение приоритетная операция и выполняется первой, а в калькуляторах операции идут последовательно. И результат разный:

2+2*2=8 или 2+2*2=6

Изменено 29 апреля, 2017 пользователем KT117

[Alkarn]

Я на счет буквы "к" спрашивал. Цифры правильные, но..
"Королей я путаю с тузами
И с дебютом путаю дуплет"
1 кДж=1000 Дж.

[KT117]

А ИМХО имел ввиду именно цифры

[Sahenus]

6 часов назад, Alkarn сказал:

1. Чем выше частота, тем больше потери энергии в конденсаторе на нагрев воды.
2. На частоте 60 кГц, боюсь, не один киловольт нужно будет подать на пластины.

1. то есть, чем выше частота, тем быстрее поле передаст необходимую энергию в воду и соответственно быстрее ее нагреет?

2. это выходит что с повышением частоты нужно будет поднимать напряжение на обкладках?

........................................

 

5 часов назад, IMXO сказал:

5 часов назад, IMXO сказал:

серьезно? это счаз так в школах учат?

 

 

не понимаю о чем вы

Изменено 29 апреля, 2017 пользователем Sahenus