Isbiter i cola, hvor kald blir den?

[Bully!]

Som det kom frem at innlegget til ChrisReeve så har vann ca. dobbelt så høy varmekapasitet som is. Det betyr at man trenger cirka dobbelt så mye is som vann, sett at isen har -x grader og vannet har x grader, for å nå 0 grader. Nå ser jeg selvsagt bort i fra mange andre faktorer...

[Reeve]

Jepp, en veldig viktig en, energien som skal til for å smelte isbitene, altså smelteenergien. Den er Mange ganger høyere enn varmekapasiteten til vann igjen.

[Bully!]

Jepp, en veldig viktig en, energien som skal til for å smelte isbitene, altså smelteenergien. Den er Mange ganger høyere enn varmekapasiteten til vann igjen.

 

Sant nok, men det kommer jo an på om man skal ha is i glasset eller om det skal være bare bittelitt varmere enn is...

 

Men det som derimot er interessant med dette, er at kald væske i flaske fryser først etter korken er åpnet. Det har jeg selv opplevd med både cola og øl. Jeg har ikke så greie på dette, men jeg tipper det rett og slett har med trykk å gjøre - siden is tar større plass enn vann, så vil det ikke være plass i en uåpnet flaske til å danne is. Akkurat som propan på boks, det er jo flytende oppi der - før man slipper det ut.

[Reeve]

Sant nok, men det kommer jo an på om man skal ha is i glasset eller om det skal være bare bittelitt varmere enn is...

Neida, jeg snakker om at isbitene smelter, og at det kreves energi fra colaen for å gjøre denne prosessen. Som oftest er det mindre is enn drikke i et vanlig glass. Isen holder gjerne -18 grader, og drikken kan holde ca. +18 grader. Ettersom det er mer vann enn is, og varmekapasiteten til vannet er høyere enn til isen, vil isen nå 0 grader, men fortsatt i fast form lenge før drikken er skikkelig nedkjølt.

 

Etter man når dette punktet, vil all nedkjølingen stamme fra energien som issmeltingen krever. Isen blir til vann (går fra fast til flytende form), men holder (ca.) 0 grader gjennom hele prosessen, og gir en kraftig nedkjølingseffekt.

 

 

Men det som derimot er interessant med dette, er at kald væske i flaske fryser først etter korken er åpnet. Det har jeg selv opplevd med både cola og øl. Jeg har ikke så greie på dette, men jeg tipper det rett og slett har med trykk å gjøre - siden is tar større plass enn vann, så vil det ikke være plass i en uåpnet flaske til å danne is. Akkurat som propan på boks, det er jo flytende oppi der - før man slipper det ut.

I propan på boks har det med trykk å gjøre, ja. Jo høyere trykk, jo høyere kokepunkt. Når trykket faller, går propanen over i gassfase igjen, og temperaturen faller (pga. ekspansjon, og faseovergang).

 

Is (og væsker) som først fryser etter man åpner korken er en annen effekt igjen. For å starte krystallisering (altså at væsken blir til fast form) i rene væsker, kreves det en ganske høy aktivasjonsenergi. Denne energien er så stor at krystallisering ikke vil skje før man er langt under frysepunktet, og det er derfor væsken er flytense selv om den er under frysepunktet.

 

Dette gjelder som sagt bare for rene væsker i en ren og glatt beholder. Grunnen til at de fleste væsker fryser i nærheten av sitt frysepunkt, er fordi det er urenheter til stede som gjør at denne aktivasjonsenergien er mye lavere, og det fryser mye lettere. En urenhet kan for eksempel være noe så enkelt som luftbobler, som dannes i drikken når du åpner korken, eller rister den, og da setter du i gang krystalliseringsprosessen.

[Bully!]

Neida, jeg snakker om at isbitene smelter, og at det kreves energi fra colaen for å gjøre denne prosessen. Som oftest er det mindre is enn drikke i et vanlig glass. Isen holder gjerne -18 grader, og drikken kan holde ca. +18 grader. Ettersom det er mer vann enn is, og varmekapasiteten til vannet er høyere enn til isen, vil isen nå 0 grader, men fortsatt i fast form lenge før drikken er skikkelig nedkjølt.

 

Etter man når dette punktet, vil all nedkjølingen stamme fra energien som issmeltingen krever. Isen blir til vann (går fra fast til flytende form), men holder (ca.) 0 grader gjennom hele prosessen, og gir en kraftig nedkjølingseffekt.

 

 

 

I propan på boks har det med trykk å gjøre, ja. Jo høyere trykk, jo høyere kokepunkt. Når trykket faller, går propanen over i gassfase igjen, og temperaturen faller (pga. ekspansjon, og faseovergang).

 

Is (og væsker) som først fryser etter man åpner korken er en annen effekt igjen. For å starte krystallisering (altså at væsken blir til fast form) i rene væsker, kreves det en ganske høy aktivasjonsenergi. Denne energien er så stor at krystallisering ikke vil skje før man er langt under frysepunktet, og det er derfor væsken er flytense selv om den er under frysepunktet.

 

Dette gjelder som sagt bare for rene væsker i en ren og glatt beholder. Grunnen til at de fleste væsker fryser i nærheten av sitt frysepunkt, er fordi det er urenheter til stede som gjør at denne aktivasjonsenergien er mye lavere, og det fryser mye lettere. En urenhet kan for eksempel være noe så enkelt som luftbobler, som dannes i drikken når du åpner korken, eller rister den, og da setter du i gang krystalliseringsprosessen.

 

Kult. Dette var interessant!

 

Noe helt annet, men fortsatt innen kjemi. Satt i bilen engang, og så datt det ned en tanke i hodet mitt: kan man lage diamanter av luft? Det er jo CO2 i lufta, altså karbon... tror diamanter er laget av karbon, ved å presse det sammen meget, meget hardt, og med tidens hjelp?

[aklla]

 

 

Kult. Dette var interessant!

 

Noe helt annet, men fortsatt innen kjemi. Satt i bilen engang, og så datt det ned en tanke i hodet mitt: kan man lage diamanter av luft? Det er jo CO2 i lufta, altså karbon... tror diamanter er laget av karbon, ved å presse det sammen meget, meget hardt, og med tidens hjelp?

I teorien, ja. I praksis, nei.

Men, er ikke dette laaaangt utenfor temaet? Vi har allerede en tråd for snedige ting man lurer på.

[Bully!]

I teorien, ja. I praksis, nei.

Men, er ikke dette laaaangt utenfor temaet? Vi har allerede en tråd for snedige ting man lurer på.

 

Ja, beklager så mye.

[Zlatzman]

_{Det må da være muilig å gjøre et enkelt eksperiment på dette. Er det ingen som har termometer, væske og isbiter?}

Endret 11. juni 2013 av Zlatzman

[Josten]

Å bruke en blanding av vann og isbiter er en fin måte å kalibrere termometer på, da blandingen vil bli 0 grader såfremt temperaturen stabiliserer seg. Må selvfølgelig anta at det er nok is til å kjøle ned vannet til 0 grader og ikke såpass mye is at alt fryser. Men da det krever ganske mye energi å smelte is, er det ikke særlig vanskelig å finne en passe blanding.

[Abigor]

Noe helt annet, men fortsatt innen kjemi. Satt i bilen engang, og så datt det ned en tanke i hodet mitt: kan man lage diamanter av luft? Det er jo CO2 i lufta, altså karbon... tror diamanter er laget av karbon, ved å presse det sammen meget, meget hardt, og med tidens hjelp?

Hvis du trenger karbon kan du la plantene gjøre jobben for deg. De utfører karbonfikseringsprosessen ved å ta C ut av CO2 og gir O2 til omgivelsene.

 

For å lage diamanter av karbon trenger du ekstremt trykk og temperatur. Naturlig oppstår diamanter ca 150 kilometer under jorda i mantelen og trenger minst 1050 grader Celsius.

 

Du kan lese mer om syntetiske diamanter på wikipedia:

http://en.wikipedia....nthetic_diamond

Det må da være muilig å gjøre et enkelt eksperiment på dette. Er det ingen som har termometer, væske og isbiter?

Eksperimentet er så enkelt at det er fristende å bare gjette seg til resultatet.

 

Væskens temperatur synker noen Celsius grader? 5-10 grader kanskje. Vil variere avhengig av glass, temperatur rundt, temperatur i væsken, hvaslags væske det er og hvor mye væske det er.

Endret 11. juni 2013 av Abigor

[Zlatzman]

Eksperimentet er så enkelt at det er fristende å bare gjette seg til resultatet.

 

Væskens temperatur synker noen Celsius grader? 5-10 grader kanskje. Vil variere avhengig av glass, temperatur rundt, temperatur i væsken, hvaslags væske det er og hvor mye væske det er.

Dette er vel litt selvmotsigende? Med alle de antakelsene og faktorene som spiller inn mener jeg et eksperiment i aller høyeste grad er relevant.

 

Vi har allerede noen anslag tidligere i tråden på hvor mye ulike mengder is kjøler ned cola. Ved å ta et par stikkprøver kan man finne ut hvor mye resultatet påvirkes av blant annet omgivelsestemperatur og starttemperatur. Hvis det er lite påvirkning kan tidligere brukte utregninger sies å gi et godt overslag, hvis det er mye påvirkning må man se på hvordan man enklest kan implementere disse.

[*F*]

og så til at annet spørsmål, colaen smaker ofte ikke godt om den først har vert fryst, så tint, forsvinner kulsyren eller noe pga dette?

[Abigor]

Dette er vel litt selvmotsigende? Med alle de antakelsene og faktorene som spiller inn mener jeg et eksperiment i aller høyeste grad er relevant.

Det er vel noe de fleste har gjort før og merket effekten av. Jeg har allerede hatt gleden av å nyte cola-glass med 1,2,3 og flere isbiter i. Effekten er velkjent.

 

Men for all del, få noen data på bordet så kan det være interessant det.

[Bully!]

For å få til dette riktig, så må man møle følgende:

 

1. Temperatur i rommet

2. Temperatur i brusen

3. Temperatur i glasset

4. Temperatur i isen

 

Ser for meg at det kan bli vanskelig å måle temperaturen i glasset. Noe annet er at man trenger å vite varmekapasiteten til glass, helst akkurat den glasstypen du har!

 

Temperaturen i isen kan man forsåvidt måle ved å måle temperatur i fryser, og sørge for at isen ligger der lenge nok til at man er sikker på at isen holder samme temperatur - dette kan ta en stund, da luft mottar varmen fra isen relativt sakte.

 

Gjør man dette kan man få rimelige resultater - ikke korrekte, men rimelige.

 

Husk at også termometeret varmer opp det man måler det med!

 

Dog, egentlig så skjønner jeg ikke helt nøyaktig hva man forsøker å oppnå med dette. Varmekapasiteten til vann og is er man rimelig sikker på, så argumentasjonen burde holde mål. Det blir litt som "Mythbusters", hvor vitenskapelig er vel det egentlig? Bare tøv vitenskapelig sett.

[Abigor]

5. Mengde brus

6. Mengde is

[Bully!]

5. Mengde brus

6. Mengde is

 

Ja, og det faktiske smeltepunktet til isen, dette henger jo i sammen med hvor rent vannet er...

 

Bl.a.

[delfin]

Dette er ganske grei termofysikk.

 

Vann har en spesifikk varmekapasitet på 4.2 kJ / (kg * K)

Is har en spesifikk varmekapasitet på 2.108kJ / (kg * K)

I tillegg har is en smelteenergi på 334 kj / (kg *K)

 

Og så har man selvfølgelig romtemperatur, som er vesentlig. Her er det ikke snakk om lineære verdier, så 18 vil ha en vanvittig mye større konsekvens enn f.eks 4

 

Som du ser så har du nå en haug med forholdsvis enkle formler. Hvis du starter med å se bort fra varme fra rom ved å sette romtemperetatur til 1 celsius, gjør du deg en tjeneste.

 

Putt inn verdier i de forkmlene du har fått over, så har du svaret ditt

[delfin]

Som det kom frem at innlegget til ChrisReeve så har vann ca. dobbelt så høy varmekapasitet som is. Det betyr at man trenger cirka dobbelt så mye is som vann, sett at isen har -x grader og vannet har x grader, for å nå 0 grader. Nå ser jeg selvsagt bort i fra mange andre faktorer...

 

Du ser bort fra den gedigne faktoren at is skal bytte fase til vann, som krever MYE energi (relativt sett, i eksempelet

[delfin]

Dette er ganske grei termofysikk.

 

Vann har en spesifikk varmekapasitet på 4.2 kJ / (kg * K)

Is har en spesifikk varmekapasitet på 2.108kJ / (kg * K)

I tillegg har is en smelteenergi på 334 kj / (kg *K)

 

Og så har man selvfølgelig romtemperatur, som er vesentlig. Her er det ikke snakk om lineære verdier, så 18 vil ha en vanvittig mye større konsekvens enn f.eks 4

 

Som du ser så har du nå en haug med forholdsvis enkle formler. Hvis du starter med å se bort fra varme fra rom ved å sette romtemperetatur til 1 celsius, gjør du deg en tjeneste.

 

Putt inn verdier i de forkmlene du har fått over, så har du svaret ditt

 

For å foreslå noen enkle forutsetninger. Du henter 1.5 cola i kjøleskapet, 4 grader. Du henter isbiter i fryseren, minus 20 grader.

 

Så putter du dette i en PERFEKT "termos", med null varmetap og ser hva du får. Du slipper unna enormt mye arbeid ved å kutte litt i svingene.

 

Etterpå kan du helle det i et glass i et rom med 18 grader, og se hva du får. Dette er mye vanskeligere, så jeg foreslår at du starter enkelt.

[bjelleklang]

FASIT:

 

Gitt lang nok tid hvis du har en Cola i romtemperatur så vil Colaen ha 0 grader hvis det er is tilstedet.

 

Scenario 1: Du har for lite is og isen smelter før Colaen når null grader.

 

Scenario 2: Du har nok is og Colaen når null grader men vil ikke fryse fordi varmen tilført fra omgivelsene vil varme opp colaen (som nå er 0 grader) som igjen vil smelte isen.

 

Dette burde alle som har hatt termofysikk fra VGS vite.

 

HUSK:

 

Temperatur er intensiv. Man burde heller bruke entropi, men det blir for komplisert for mange. For teknisk sett så er colaen null grader på overlfaten til isbiten og romtemperatur ved interfasen mellom cola og luft.

Endret 2. august 2013 av bjelleklang