Når vi skal transportere gass over store avstander, må den først gjøres tettere. Dette kan gjøres enten ved å øke trykket til gassen, eller ved å gjøre den flytende.
For at det skal skje både sikkert og effektivt, må vi vite mest mulig om hvordan gassen oppfører seg både før og under transporten.
Den tette gassen vil påvirkes av endringer i trykk og temperatur. Men vi har manglet en fundamental teori for ulike tette gasser og flytende væsker. Til nå.
– Jeg utvikler en teori for å beskrive transportegenskapene for tette gasser og væsker, sier doktorgradsstipendiat Vegard Gjeldvik Jervell ved termodynamikk-gruppa ved NTNU og Porelab-senteret.
Veilederne hans er professorene Øivind Wilhelmsen og Morten Hammer fra termodynamikk-gruppa ved NTNUs Institutt for kjemi. Begge disse er også tilknyttet Porelab.
Slett ikke umulig å utvikle
Det er ekstremt krevende å beskrive transportegenskapene til tette gasser og væsker. Du må vite hvordan molekylene reagerer med hverandre under svært mange ulike forhold.
– De siste 50 årene har eksperter på fagfeltet hevdet at det er umulig å utvikle en kollisjonsteori for væsker, sier Wilhelmsen.
Det er det altså slett ikke. Men hvorfor er det så greit å ha en felles teori som kan fortelle oss hvordan gasser oppfører seg når de transporteres?
– Grunnlaget for eksisterende metoder avhenger av eksperimenter. Dette kan være både vanskelig og dyrt, sier Jervell.
Teorien blir enda viktigere den dagen vi eventuelt bestemmer oss for å fange CO2 fra mange typer utslippskilder, for da snakker vi virkelig om transport i svær skala.
Dårlige modeller i bruk
Wilhelmsen ble for en tid siden kontaktet av en en bedrift som jobber med transport av gasser. Det var en aha-opplevelse.
– Bedriften ønsket å forstå hvordan gassen oppførte seg under transport. Programvaren de hadde betalt dyrt for, hadde dårlig nøyaktighet, spesielt for blandinger, la Wilhelmsen merke til.
Han innså at mange av svarene som denne bedriften var ute etter, kan termodynamikk-gruppa hjelpe dem med å finne, og det langt enklere enn det bedriften selv kunne få til. Fordi forskerne har det teoretiske grunnlaget og snart verktøyene som trengs.
Med den nye teorien blir det mindre behov for dyrt eksperimentelt arbeid.
– I noen tilfeller gir modellen mer presise svar enn du kan få til med eksperimenter også, påpeker Hammer.
.jpg)
Rett nok vil ikke modellen helt erstatte laboratoriet. Men forskerne vet hva modellen er god til, og de har god kontroll på hvor det trengs flere eksperimenter.
– Teorien er svært nøyaktig for tette gassblandinger, hvor andre modeller sliter. Men foreløpig er den ikke god nok for flytende væsker ved lave temperaturer, sier Hammer.
Grundig arbeid fra bunnen av
Jervell har gått grundig til verks og sett på flere tettpakkede gass-blandinger.
– Vi har bygget opp teorien helt fra bunnen av. Vi startet med de molekylære interaksjonene, og bygget opp teorien helt til egenskaper vi kan måle i lab'en, sier Jervell.
Ved å bruke den nye teorien kan de si langt mer om egenskapene ved flere ulike tettpakkede gasser.
– Vi kan nå forutsi med større sikkerhet hva som vil skje under ulike forhold. Siden teorien er bygget på et solid fundament, kan vi stole på at den gir nøyaktige svar også der hvor vi ikke har eksperimentert, sier Jervell.
Dette er spesielt viktig for gassblandinger, fordi her er det for tidkrevende å gjøre eksperimenter for alle mulige blandingsforhold. Modellen kan allerede si noe om hvor seige gassene er, den såkalte viskositeten, under ulike forhold. Den sier også noe om hvor godt de leder varme, den såkalt termiske konduktiviteten, og hvor raskt de blandes, altså diffusjon.
– Et kinderegg av en teori, rett og slett, sier Wilhelmsen.
Artikkelen ble først publisert på Gemini.no
Ser kraftig vekst i utkantkommuner etter at de fikk laksevei
