Víz melegítés nélkül forrni kezd, nyomáscsökkentés hatására

Víz melegítés nélkül forrni kezd, nyomáscsökkentés hatására

Víz melegítés nélkül forrni kezd, nyomáscsökkentés hatására 1930 Link

Hozzávalók:

  • kicsi ($10\unicode{x2013} 20\ \mathrm{ml}$‑es), átlátszó falú fecskendő,; gyógyszertárban kapható olcsón. (Minél nagyobb a fecskendő keresztmetszete, annál nagyobb erő szükséges a kihúzáshoz)
    VAGY
  • vákuumszivattyús üvegharang
  • főzőpohát
  • hőmérő (messziről is jól leilvasható, kis méretű folyadékhőmérő; ne digitális)
    ÉS
  • kevés víz (hideg és meleg is)

Kísérlet:

  1. Átlátszó fecskendőbe szívjunk fel hideg vizet, mondjuk félig A fecskendőben lehetőleg csak víz legyen, de ha egy kevés levegő is lesz a víz mellett, az sem tragédia. (Ha a fecskendőben a víz mellett van levegő is, az csupán amiatt gond, hogy bonyolítja a helyzetet, és a magyarázatnál majd eltereli a figyelmet).
  2. Zárjuk el a fecskendő kimenő csövét! Ezt lehet egyszerűen az ujjunkkal befogva is, vagy akár készíthetünk záró gumidugót (egy tömör gumidugóba vékony dugófúróval csináltunk kb. fele mélységig egy, a fecskendő csövénél kissé szűkebb üreget, és ezt a dugót ráhúzzuk a fecskendő csövére), esetleg a fecskendő csövéhet csatlakoztathatunk laboreszköz forgatható szelepet.
  3. Húzzuk ki (erővel) a fecskendő dugattyúját, és figyeljük meg a víz viselkedését!
  4. Később ismételjük meg a kísérletet jó meleg vízzel is!

Megfigyelés
Kihúzáskor a fecskendőben buborékok keletkezését figyelhetjük meg. Pont olyan a látvány, mint amikor mikrohullámú sütőben vagy láng segítségével vizet forralunk. Olyankor, amikor a fecskendőben lévő víz nagyon meleg, közel $100\ \mathrm{{}^\circ C}$‑os, akkor a forrás sokáig (akár fél percig is) eltart, míg hideg víz esetén csak a kihúzást követő pillanatban keletkeznek buborékok.

Magyarázat
Úgy tűnik, a víz forrásba jött, pedig a hőmérséklete nem nőtt meg (hirtelen) a "jól ismert" forráspontig, azaz $100\ \mathrm{{}^\circ C}$
‑ig.

Valóban forrásba jött, és valóban nem amiatt, mert $100\ \mathrm{{}^\circ C}$‑ra melegedett volna fel. Hanem amiatt, mert a forráspont mindig nyomásfüggő:

vagyis kisebb nyomás esetén már alacsonyabb hőmérsékleten forrásba jönnek a folyadékok. A víz tehát a nyomáscsökkenés miatt jött forrásba. Na, de miért "hagyja abba" a forrást egy idő után? Mert a forrással vízgőz jut a folyadék feletti térrészbe, így ott megnő a nyomás (a vízgőz parciális nyomásával), és ezen a megnövekedett nyomáson már a víz forráspontja felette van az aktuális vízhőmérsékletnek. Természetesen további kihúzással ismét előállíthatunk olyan alacsony nyomást, hogy a víz megint forrásba jöjjön (már ha a fecskendő dugattyúja engedi még a kijjebb húzást). 


 

Másik változat
A főzőpohárba beletöltjük a vizet és jól láthatóan beleállítjuk a hőmérőt, majd az egészet a vákuumharang alá tesszük. Kis ideig tartó leszívás után a víz láthatóan forrni kezd, pedig a hőmérő szerint nem melegedett fel.