PÄÄSIVULLE
ENERGIATARKASTELU, VERSIO 2.0

- kirjoittaja on eläkkeellä oleva fysiikan opettaja -

 

Reijo Yli-Karjanmaa

POHJOISTORNIN SORTUMISEN ENERGIATARKASTELUA, versio 1.0

10.11.2003 (päivitetty 20.11.2003)

Olemme nähneet, miten NY:n Manhattanin Kaksoistornit sortuivat 11.9.2001. Tornien sortumiset näyttivät epätodellisilta, kuin painajaisunelta. Herääkin kysymys, olivatko sortumiset pelkästään painovoimaisia tulipaloista alkunsa saaneita tapahtumia, kuten on väitetty. Lentokoneiden törmäyksethän eivät tukirakenteita vaurioittaneet niin pahasti, että sortumiset olisivat tapahtuneet heti.

Seuraavassa tarkastelen Pohjoistornin (WTC1) sortumiseen liittyviä ilmiöitä vertaamalla käytettävissä olevaa energiaa ilmiöihin tarvittavaan energiaan. Kimmokkeen tähän olen saanut Jim Hoffmanin laskelmista artikkelissa ”The North Tower’s Dust Cloud” (http://physics911.org/net). En pyri laskemaan Hoffmanin tapaan ilmiöihin tarvittavaa kokonaisenergiaa. Mielestäni käytettävissä olevien tietojen puolesta se ei ole edes mahdollista. Pyrin vain osoittamaan, että tornin potentiaalienergia ei riitä määrältään eikä sovellu laadultaan kaikkien sortumisen yhteydessä havaittujen ilmiöiden aikaan saamiseen. Käyttämäni fysiikka on lukiotasoista.

 

Havaitut ilmiöt

Sortumista edelsivät noin puolitoista tuntia kestäneet tulipalot.

Sitten näimme miten pilvenpiirtäjä hajosi pulveriksi ja teräskiskoiksi ylhäältä alkaen alas asti noin 15 s kuluessa. Betonia ja muitakin ei-metallisia materiaaleja sisältänyt pulveri muodosti ilmeisesti rakennuksen sisältä peräisin olevan kaasun kanssa selvärajaisen pölypilven, oman faasinsa. Tämä pölypilvi laajeni 30 s:ssa tilavuuteen, joka oli 3,4-kertainen rakennuksen tilavuuteen verrattuna.

Syinä pölypilven laajenemiseen tulee kysymykseen joko rakennuksen sisällä olevan kaasun sortumisen aikana tapahtunut äkillinen kuumeneminen ja/tai kaasumaisten aineiden äkillinen muodostuminen kiinteistä tai nestemäisistä aineista. Kummassakin tapauksessa kaasun paine suurenee äkillisesti. Laajeneminen on seurausta siitä, että paine-ero ulkopuolisen ilman kanssa pyrkii tasoittumaan.

Pulverisoituminen, teräksisten tukirakenteiden rikkominen ja pölypilven laajenemisen syyilmiö tarvitsevat energiaa tapahtuakseen. Syyilmiön tapahtuessa energiaa sitoutuu aineeseen sen ns.sisäenergian lisääntymisenä; aine kuumenee ja/tai nestettä höyrystyy. Sisäenergiansa turvin pölypilvi voi tehdä työtä ulkoista painetta vastaan (laajenemistyö), jolloin pölypilvi jäähtyy. Energiatarpeista pystytään laskemaan pulverisoitumiseen ja laajenemiseen tarvittavat energiat.

Virallisen selityksen mukaan ainoana energialähteenä näille tapahtumille oli gravitaatiovuorovaikutuksen potentiaalienergia.

 

Laskelmia

Lähtöarvoja olen ottanut Hoffmanilta, joka puolestaan vetoaa Jerry Russelliin ja FEMA:n raporttiin.

Olen muuntanut jalat yms. US-yksiköt SI-yksiköiksi.

WTC 1 tornin pohja on neliö, jonka sivu on 63,1 m ja tasapaksun tornin korkeus on 417 m. Tornin tilavuudeksi tulee (63,1 m)2 × 417 m = 1,66 × 106 m3.

Tornin potentiaalienergiaksi antaa FEMA ”enemmän kuin 4 × 1011 J = 110 000 kWh” maanpinnan suhteen. Tulkitsen ”enemmän” niin, ettei potentiaalienergia kuitenkaan ole paljon suurempi kuin 110 000 kWh.

Sortumisessa syntyi arviolta 90 000 ton betonipulveria, hiukkaskoko keskimäärin 60 mikrometriä. Russellin arvion mukaan näin hienon pulverin aikaansaamiseen mekaanisesti betonista tarvitaan energiaa 1,5 kWh/ton. Betonin pulverisointi vaatii energiaa määrän 90 000 ton × 1,5 kWh/ton = 135 000 kWh.

Ulkoilman paine oletetaan normaaliksi 1,01 × 105 N/m2. Pölypilvi työntää laajetessaan normaalipaineista ulkoilmaa tieltään tehden työtä samalla jäähtyen.

Laajenemistyö = paine × tilavuuden muutos = 1,01 ×105 N/m2 × (2,4 ×1,66 ×106 m3) = 4,02 ×1011 J
= 110 000 kWh. Tämä puuttuu Hoffmanin laskelmista.

 

Pohdintaa

Tulipaloissa vapautui toki runsaasti lämpöä. Arvioni lentopetrolin (10 000 gallonaa) palaessa vapautuvaksi energiaksi on 400 000 kWh. Suuri määrä polttoainetta jäi palamatta tai paloi epätäydellisesti, mutta toimistopaloissa vapautui myös paljon lämpöä. Sortumiseen liittyvien ilmiöiden kannalta on merkitystä kuitenkin vain sortumisen aikana (noin 15 s) vapautuneella lämpöenergialla, mikä on hyvin pieni. Tulipalojen merkitys onkin vain välillinen. Paitsi, että ne olivat alkusyynä sortumiselle, mitä sitäkin voi epäillä, niin ne muutamissa kerroksissa haurastuttivat betonia ja siten pienensivät pulverisointiin tarvittavaa energiaa. Betonin ja yleensä ei-metallisten aineiden lähes täydellinen pulverisoituminen äkillisesti on mysteeri. Yllä laskettu energiantarve pulverisointiin on karkea arvio, ovathan lähtöarvotkin arvioita ja mekanismi tuntematon.

Tornin potentiaalienergiasta vain osa tuli käytetyksi havaittujen ilmiöiden aikaan saamiseen. Jäihän osia rakennuksesta pystyynkin, betonipulveri jäi leijumaan ilmaan sekä rakenneteräksiä ja ulkoseinän osia putoili suoraan korkeuksista maahan. Käytetty potentiaalienergia lienee selvästi vähemmän kuin 100 000 kWh. Tämän pitäisi soveltua ja riittää betonin pulverisointiin, teräsrakenteiden rikkomiseen ja pölypilven laajenemisen syyilmiöön.

Tuennan pettäessä nostettu kappale alkaa pudota, jolloin sen potentiaalienergia alkaa muuttua liike-energiaksi eli kineettiseksi energiaksi. Törmätessään toiseen kappaleeseen kappaleet mahdollisesti murenevat ja kineettinen energia muuttuu lämpöenergiaksi. Lämpötilan nousu on tällöin vähäistä: esimerkiksi, kun 100 m:n korkeudelta putoamaan lähtenyt betonikappale pysähtyy esteeseen, niin sen lämpötila nousee vain asteen (o C) verran.

Sinänsä potentiaalienergia on kelvollista energiaa tukirakenteiden rikkomiseen ja betonin osittaiseen pulverisointiin, mutta tuntuu huonolta energialta betonin täydelliseen pulverisointiin.

Pölypilven laajenemisen syyilmiön aiheuttamiseen potentiaalienergia on kelvotonta.

Sortuminen kesti noin 15 s. Kun kappaleen putoamiseen tyhjiössä tornin huipulta kuluisi aikaa 9,2 s ja ilmassa muutama sekunti enemmän, niin tuntuu selvältä, kummallista kyllä, että teräsrakenteet vastustivat vähän jos ollenkaan rakenteiden alastuloa. Kuitenkin vuosikymmeniä pystyssä pysyneen pilvenpiirtäjän teräksisten tukirakenteiden rikkomiseen luulisi tarvittavan energiaa melkoisesti. Tätä energiamäärää en pysty edes arvioimaan.

 

Päätelmät

Laskettua (osin arvioitua) energian tarvetta kertyi noin 200 000 kWh (pulverisointi+ pölypilven laajentumistyö). Lisäksi energiaa tarvittiin teräsrakenteiden rikkomiseen ja pölypilven sisäenergian lisäämiseen. Nämä tuntemattoman suuruiset energiaerät voivat olla jopa moninkertaisia laskettuun verrattuna.

Potentiaalienergiaa oli käytettävissä selvästi vähemmän kuin 100 000 kWh.

Laskujen ja pohdinnan perusteella voidaan päätellä, että käytettävissä ollut talon potentiaalienergia kattaa määrällisesti kokonaisenergiantarpeesta vain pienen osan eikä laadullisestikaan sovellu kaikkien havaittujen ilmiöiden aikaansaamiseen.

Rakennuksien sortumiset eivät ole yliluonnollisia tapahtumia. Luonnollinen selitys WTC-tornien sortumiselle on, että sortumisen aikana käytössä oli jokin erittäin suuritehoinen ulkopuolinen energialähde, jonka olemassaolo ja laatu halutaan salata.

YLÄLAITAAN

 

ENERGIATARKASTELU, VERSIO 2.0
TEKN TRI HEIKKI KURTTILAN KOMMENTTI VERSIOON 1.0