Ich habe dies gelesen und es heißt, dass Microsoft eine Serverfarm am Boden des Ozeans eingerichtet hat, weil es kühler
Ihre Frage enthält zwei Hauptmissverständnisse, die zu Verwirrung führen.
Erstens verursacht Druck keine höhere Temperatur. Dieses Missverständnis ist wahrscheinlich das Ergebnis einer massiven Vereinfachung in Bezug auf die ideale Gasgleichung. Die tatsächliche Beziehung ist "Erhöhen des Drucks eines idealen Gases, während das Volumen konstant bleibt, erhöht die Temperatur des Gases".
Zwei bemerkenswerte Dinge hier:
Zweitens entwickelt sich jedes geschlossene System in Richtung thermisches Gleichgewicht. In einfachen Worten, wenn Sie einen heißen Kaffee auf Ihrem Tisch lassen, wird er schließlich auf Raumtemperatur abkühlen. Obwohl die Kompression die Temperatur erhöht, bedeutet dies nicht, dass der konstante Druck immer mehr Wärme erzeugt. Wenn Sie viel Luft in einen Fußball komprimieren, fühlt sich dieser heiß an. Wenn es jedoch Wärme mit der Umgebung austauscht, kühlt es ab. Dies ist natürlich sehr nützlich, da Sie damit Energie verbrauchen können, um Dinge abzukühlen, wie in Ihrer Klimaanlage :)
Welche Auswirkung dies wiederum auf den Druck hat, hängt wiederum von den Eigenschaften des ab Material, mit dem Sie arbeiten. Wenn sich beim Abkühlen ein Luftvolumen in einer Flasche befindet, sinkt der Gasdruck. Wenn Sie es aufheizen, steigt der Druck. Dies ist der Grund, warum Sie den Druck in den Reifen Ihres Autos anpassen müssen, auch wenn diese nicht undicht sind - Sie müssen die aktuelle Temperatur anpassen.
Mit einer Flüssigkeit ist dies jedoch nirgends so einfach. Während es einen Zusammenhang zwischen Temperatur und Dichte gibt, ist er bei weitem nicht so groß wie bei einem idealen Gas. Das gleiche gilt für Druck und Dichte - wenn dies nicht der Fall wäre, könnten Sie nicht laufen (stellen Sie sich vor, Ihre Beine würden sich jedes Mal um die Hälfte verkürzen, wenn Sie ein Bein anheben - das würde einfach nicht funktionieren).
Lassen Sie uns dies in unserem Ozeanbeispiel verwenden. Ungestört neigt Wasser dazu, nach Dichte "vertikal geordnet" zu sein. Normalerweise bedeutet dies, dass wärmeres Wasser dazu neigt, aufzusteigen, während kälteres Wasser dazu neigt, abzusteigen. Das Seltsame ist also, wie relativ warm in den Tiefen. Der Meeresboden hat normalerweise die gleiche Temperatur, unabhängig davon, wie warm oder kalt die oberen Schichten sind.
Dafür gibt es zwei Hauptgründe, die für Wasser spezifisch sind:
Bei unterkühltem Wasser ist dieser Effekt sogar noch größer ausgeprägt - ein Wasser bei -30 ° C hat ungefähr die gleiche Dichte wie Wasser bei 60 ° C.
Ozeane kühlen meistens durch Verdunstung ab - die Oberflächenschichten des Wassers ändern "spontan" ihren Zustand von flüssig zu gasförmig. Sie erhalten einen Spagat zwischen Energieverlust durch Verdunstung und einfallendem Sonnenlicht. Es gibt jedoch eine große Lücke zwischen der Oberfläche und den Tiefen, viel Wassermasse - das einfallende Sonnenlicht ist bei weitem nicht genug, um das Meerwasser durchgehend zu erwärmen. So erhalten Sie warmes Oberflächenwasser, dann ein Gefälle von immer kühlerem Wasser und schließlich etwa 0-3 ° C in der Tiefe. Um zu veranschaulichen, wie groß diese Lücke ist, befinden sich etwa 90% des weltweiten Meerwassers im Bereich von 0 bis 3 ° C (daher das "bei weitem nicht genug Sonnenlicht, um das Ganze durchzuheizen").
Of Natürlich eignet sich ein Gewässer mit 4 ° C hervorragend für Kühlsysteme mit einer Temperatur von 40 ° C und mehr. Luft ist eigentlich ein ziemlich guter Isolator, daher wird die Luftkühlung bei großen Systemen schwierig. Wasser hingegen ist ziemlich wärmeleitend und konvektiert leicht, sodass die Kühlung eines riesigen Rechenzentrums fast trivial wird.
BEARBEITEN:
Lassen Sie mich auf den Sonnenteil eingehen, da es dort auch einige Verwirrung zu geben scheint.
Kernfusion kommt sehr selten vor. Zwei Kerne müssen sehr nahe beieinander liegen, um zu verschmelzen, und sie benötigen genügend kinetische Energie, um die Abstoßung untereinander zu überwinden (da beide die gleiche elektrische Ladung haben).
Das erste Problem wird durch Erhöhen der Dichte gelöst. Je mehr Kerne Sie im gleichen Volumen haben, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit eines engen Kontakts. Hier kommt Druck ins Spiel - so erhält man eine höhere Dichte. Sterne bestehen aus Plasma, und Plasma ist ähnlich wie ein Gas leicht komprimierbar, ebenso wie der Druck und die Dichte. Wie komprimiert ist es? Nun, der Kern der Sonne, in dem die Fusionsreaktionen tatsächlich stattfinden, enthält 34% der Sonnenmasse, in nur 0,8% des Sonnenvolumens. In der Mitte beträgt die Dichte etwa das 150-fache der Dichte von flüssigem Wasser. Der Druck beträgt etwa das 100 000-fache des Drucks im Erdkern und etwa das 100 000 000-fache des Wasserdrucks am Boden des Marianengrabens.
Das zweite Problem wird durch Erhöhen der kinetischen Energie gelöst der einzelnen Kerne. Mit anderen Worten, Erhöhen der Temperatur. Genau wie bei der Druckluft ist der Druck bei der Temperaturerhöhung nur ein einmaliger Vorgang. Die Fusionsreaktion in der Sonne wurde unter Verwendung der Restwärme des Zusammenbruchs der den Stern bildenden Materie (der Energie des Gravitationspotentials) gestartet. Ich bin mir nicht sicher, wie stark die Kompression besonders stark war. Dies war jedoch wiederum nur für die anfängliche Zündung verantwortlich - heute läuft die Reaktion ausschließlich mit der durch die Fusion erzeugten Wärme und dem durch die Schwerkraft gelieferten Druck (der tatsächlich durch den nach außen gerichteten Druck der im Kern freigesetzten Energie gesenkt wird - den beiden Drücke bilden ein stabiles Gleichgewicht
Nebenbei bemerkt, trotz der hohen Temperaturen und Drücke ist die Fusionsreaktion, die die Sonne antreibt, unglaublich schwach.Wenn wir die gleichen Bedingungen auf der Erde auf magische Weise reproduzieren könnten, wäre sie für die Stromerzeugung überhaupt nicht nutzbar - die erzeugte Energie beträgt ungefähr 300 Watt pro Kubikmeter genau im Zentrum .Zum Vergleich: Dies ist vergleichbar mit der Leistungsdichte eines Komposthaufens und geringer als die Leistungsdichte des menschlichen Stoffwechsels.Ja, Ihr eigener Körper produziert mehr Energie als das gleiche Volumen des Sonnenzentrums.Ich habe erfolglos versucht, Daten zur Leistungsdichte von Spaltreaktoren zu finden, aber ein einzelner CANDU-Reaktor produziert ungefähr 900 MW (das sind "Millionen Watt") und ist sicher nicht drei Millionen Mal so groß.
Es ist nicht so sehr der Druck, sondern die Kompression, die Wärme erzeugt. Wärme ist ein Maß für die erhöhte kinetische Energie, wenn Moleküle in einen kleineren Raum gezwungen werden. Wasser ist nicht sehr komprimierbar, und Wasser am Meeresboden ist nicht auf einen wesentlich kleineren Raum unter Druck beschränkt. Die kinetische Energie von Wassermolekülen am Meeresboden steigt unter Druck nicht signifikant an, da die Flüssigkeit nur wenig komprimiert wird. Ein Mol Wasser 4.000 Meter unter dem Ozean nimmt nur etwa 1,8% weniger Volumen ein als ein Mol Wasser an der Oberfläche. Der Volumenmodul von Wasser zeigt an, dass Wasser für eine kleine Volumenänderung einen hohen Druck benötigt.
Kälteres Wasser ist dichter, bis es eine Temperatur von ein paar Grad über dem Gefrierpunkt erreicht, dann wird es wieder leichter. Das Wasser am Boden hat also die spezifische Temperatur, bei der es am dichtesten ist: Bei jeder Erwärmung steigt es an. Jede weitere Abkühlung lässt es steigen.
Siehe Warum wird der Ozean in der Tiefe kälter?
Dies weist weiter darauf hin, dass es ohne Ozeanzirkulation a dauern würde Jahr, in dem die Erdwärme am Meeresboden das Wasser am Boden um ein Grad C erwärmt.
Weitere Informationen finden Sie unter Globale Ozeanzirkulation und Tiefseetemperaturen. Es heißt, dass das tiefste Wasser, das sich am Boden der Becken absetzt, etwa 2 bis 3 ° C beträgt und dass das kalte Wasser von schmelzenden Gletschern an den Polen stammt.
Es wurde oben darauf hingewiesen, dass es zunächst wenig Spielraum gibt, Wasser durch Kompression zu erwärmen. Ein weiterer Aspekt ist, dass das Wasser am Meeresboden schon seit geraumer Zeit dort ist. Wenn es sich bei der Bildung der Ozeane zu einem großen Teil erwärmt hätte, hätte die Kompressionswärme ausreichend Zeit gehabt, um sich zu verteilen, selbst wenn es mehrere Grad Celsius gewesen wäre. Übrigens, die Vorstellung eines Gaswesens Durch Kompression erwärmt und die Wärme, die leicht verloren geht, ist für die Kühlung von entscheidender Bedeutung. Wenn man ein Gas unter Druck setzt und es dann abkühlen lässt, bevor man es wieder drucklos macht, ist die Endtemperatur niedriger als die Umgebungstemperatur (umgekehrter Carnot-Zyklus).
Es gibt noch einen weiteren Faktor, den die anderen Antworten meiner Meinung nach übersehen haben, da es eine ähnliche Analogie zu Luft gibt und Luft komprimierbar ist. Warum ist die Luft in Tälern oft kälter als oben auf dem Hügel, wenn der Druck die Dinge erwärmt?
In Wirklichkeit gibt es zwei verschiedene Dynamiken bei der Arbeit. Eine davon ist die adiabatische Kompression, die, wie bereits erwähnt, für Wasser nicht von Bedeutung ist, da Wasser nicht sehr komprimierbar ist. Die andere Dynamik ist die Konvektion oder in Wasser Strömungen, die Schüttgüter umverteilen. Kaltes Wasser (oder Luft) ist schwerer als warmes Wasser (oder Luft) und sinkt daher auf den Boden. In der Atmosphäre steht dies im Widerspruch zur adiabatischen Kompression sowie zu den von der Sonne erzeugten Windzyklen. In Wasser sind diese Effekte geringer, und daher wird das Absinken von kaltem Wasser zu einem dominanten Faktor.