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 forsker Vegard Gjeldvik Jervell ved termodynamikk-gruppa på Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU) og Porelab-senteret.

Veilederne hans er professorene Øivind Wilhelmsen og Morten Hammer ved NTNUs Institutt for kjemi. Begge er også tilknyttet Porelab.

Slett ikke umulig å utvikle

Egentlig er det litt overraskende at miljøet her har kommet så langt i arbeidet med å beskrive transportegenskapene til tette gasser og væsker.

Dette er nemlig ekstremt krevende. 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. Da snakker vi virkelig om transport i svær skala.

Dårlige modeller i bruk

Wilhelmsen ble for en tid siden kontaktet av 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 de 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.

Rett nok vil ikke modellen helt erstatte laboratoriet. Men forskerne vet hva modellen er god til og 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 gassblandinger.

– 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 labben, 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 eksperiment, 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 under ulike forhold. Den sier også noe om hvor godt de leder varme og hvor raskt de blandes.

– Et kinderegg av en teori rett og slett, sier Wilhelmsen.

Referanse:

Vegard Gjeldvik Jervell og Øivind Wilhelmsen: Predicting viscosities and thermal conductivities from dilute gas to dense liquid: Deriving fundamental transfer lengths for momentum and energy exchange in revised Enskog theory. The journal of chemical physics, 2024. Doi.org/10.1063/5.0236883

Artikkelen er produsert og finansiert av NTNU

NTNU er én av over 80 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Fikk du med deg disse sakene fra NTNU?

• 

  Forskere leter etter kur for barnedemens

• 

  Fordommer mot offeret kan gi lavere straff for voldtektstiltalte

• 

  Hvorfor er det færre drap i demokratier?

• 

  Er disse knoklene fra en truet art?

• 

  VM på ski: Folkefest er bra, men trenger det å koste så mye?

• 

  Nå skal forskere lage verdens raskeste ski

Les flere saker fra NTNU her.

forskning.no vil gjerne høre fra deg!
Har du en tilbakemelding, spørsmål, ros eller kritikk? TA KONTAKT HER