Hvorfor fordamper vann som ikke koker?

[esa]

So now we know that, but how about dry ice (frozen CO2)?

I have heard that there is no 'Liquid' state? It just goes right from frozen CO2 to CO2 gas, and vica versa, with no 'liquid state'. Is this true? And if so, why is that?

 

esa

[abraxa]

Vi spør google om "phase diagram co2"

 

S er da selvfølgelig solid, l liquid, g gas. Ikke spør meg om hvorfor det er sånn da :!:

[Torbjørn]

Ok. Viste ikke at temperatur ble knyttet til summen av bevegelsesmengde. Men er det da snakk om summen av absoluttverdiene til bevegelsesmengdene?

 

Det er ikke riktig i sin ytterste konsekvens det jeg skrev, det riktige er å relatere temperatur til "gjennomsnittlig kinetisk energi", ikke bevegelsesmengde. det jeg ønsket å få frem, var imidlertid at det alltid er en fordeling av forskjellige hastigheter på partilkene, og dermed er det alltid noen som har høy nok energi til å fordampe selvom temperaturen er rimelig kjølig.

 

 

Men til det du konkret spør om - hvis du tenker på fenomenet bevaring av bevegelsesmengde så er det et helt annet spørsmål som ikke er relatert til temperatur og fordampning slik det diskuteres her.

[Torbjørn]

Forøvrig er vel ikke summen av absoluttverdien av bevegelsesmengden, men heller snittet av absoluttverdien av den kinetiske energien til hvert molekyl, man oftest opererer med dersom man skal finne en kobling mellom temperatur og bevegelse hos hver enkelt molekyl.

6009474[/snapback]

 

kan vel ellers påpeke at kinetisk energi ytterst sjelden er negativ så absolutt-verdien er ikke så interessant.

[esa]

Vi spør google om "phase diagram co2"

 

S er da selvfølgelig solid, l liquid, g gas. Ikke spør meg om hvorfor det er sånn da :!:

6011312[/snapback]

 

I see. It is because at sea level (1 atm) there is no liquid form.

 

esa

[Zethyr]

kan vel ellers påpeke at kinetisk energi ytterst sjelden er negativ så absolutt-verdien er ikke så interessant.

6011360[/snapback]

Kan man ikke se på den som en vektor? Så man i en beholder vil ha tilnærmet 0-vektor som 1/n * SUM{1,n}(Ke-vektor) ?

[kyrsjo]

Forøvrig er vel ikke summen av absoluttverdien av bevegelsesmengden, men heller snittet av absoluttverdien av den kinetiske energien til hvert molekyl, man oftest opererer med dersom man skal finne en kobling mellom temperatur og bevegelse hos hver enkelt molekyl.

6009474[/snapback]

 

kan vel ellers påpeke at kinetisk energi ytterst sjelden er negativ så absolutt-verdien er ikke så interessant.

6011360[/snapback]

 

Jeg trodde også opprinnelig at det var energien som var avgjørende (mtp løsrivning etc, samt at temperatur gjerne øker lineært med arbeid tilført utenfor områder hvor man har tining og fordampning), men så kommer noen å sier at "neinei, det er den totale bevegelsesmengden, ikke energi". Ettersom den totale bevegelsesmengden til et stillestående kar er null, så måtte det være absoluttverdiene til enkeltmolekylene. Samtidig så vet jeg at temperatur er en makroskopisk og ikke mikroskopisk egenskap...

 

zethyr: Nei, man ser ikke på "bevegelsesenergivektoren". Dersom du bruker en kraft 90° på retningen, så bruker du ikke energi. Sånnt som gjør at et hjul faktisk kan rotere helt av seg selv

 

Verden hadde vært merkelig om bevegelsesenergi hadde vært en vektoriell størrelse...

 

EDIT: leif

Endret 29. april 2006 av kyrsjo

[Zethyr]

Vi dekomponerer bevegelsesmengden/den kinetiske energien når vi jobber med skrå støt i fysikken (dog elastisk støt dersom Ek er bevart). Dette vil vel tilsi at det er vektorielle størrelser? Jeg er med på at en kraft normal på arbeidets retning tilsier at arbeidet blir null siden cos90 = 0, men hvorfor dro du inn dette?

 

Siden vi har f.eks. formelen 3/2kT = 1/2mv^2, vil jeg tro at den kinetiske energien til ethvert molekyl er knyttet til temperaturen, noe også wikipedia er med meg på:

Physically, temperature is a measure related to the average kinetic energy of the particles in a substance.

Dersom dette er feil bør noen snarest gå inn og rette på det.

 

Jeg har også vanskelig for å tro at det er summen av bevegelsesmengde som er avgjørende fremfor snittet av den. Dersom vi har to stoffer hvor molekylene har samme gjennomsnittsverdi for bevegelsesmengden, vil vel teorien om at det er summen av bevegelsesmengde som avgjør temperaturen tilsi at et stoff med flere molekyler har høyere temperatur?

[Torbjørn]

dobbel-post. 14 tegn.

Endret 30. april 2006 av Torbjørn

[Torbjørn]

Jeg trodde også opprinnelig at det var energien som var avgjørende (mtp løsrivning etc, samt at temperatur gjerne øker lineært med arbeid tilført utenfor områder hvor man har tining og fordampning), men så kommer noen å sier at "neinei, det er den totale bevegelsesmengden, ikke energi". Ettersom den totale bevegelsesmengden til et stillestående kar er null, så måtte det være absoluttverdiene til enkeltmolekylene. Samtidig så vet jeg at temperatur er en makroskopisk og ikke mikroskopisk egenskap...

6012168[/snapback]

 

Nei, dette er ikke en riktig beskrivelse, det ble aldri sagt at det var bevegelsesmengden og ikke energien. det ble gitt et svar som poengterte at det er en fordeling av hastigheter på partiklene som gjør at noen alltid har høy nok fart til å slippe ut. Ordet bevegelsesmengde ble nevnt og det ser jeg blir misforstått for hva det er verdt.

 

Vi dekomponerer bevegelsesmengden/den kinetiske energien når vi jobber med skrå støt i fysikken (dog elastisk støt dersom Ek er bevart). Dette vil vel tilsi at det er vektorielle størrelser? Jeg er med på at en kraft normal på arbeidets retning tilsier at arbeidet blir null siden cos90 = 0, men hvorfor dro du inn dette?

6012852[/snapback]

 

Godt, da vet du at det er hastigheten som har en retning og ikke energien, du viser selv til uttrykket E=mv^2. Produktet av de to hsatighets-vektorene er en skalar. Følgelig har din kinetiske energi aldri retning.

 

Når du jobber med dine stør betrakter du bevegelsesmengen (som har retning, m*v) og bevarelsen av denne, og i prinsipp er det hastigheten du dekomponerer hver gang, da massen også bare er en skalar.

6013390[/snapback]

 

edit: quote-leif

Endret 30. april 2006 av Torbjørn

[Zethyr]

Ja, kan si meg enig i at den kinetiske energien er en skalar når jeg tenker meg om, men jeg vil holde fast ved at bevegelsesmengden er en vektor siden skalar*vektor = vektor.

Uansett, dette er OT^^

 

Men grunnen til at vann kan fordampe under 100 grader Celsius er vel at enkelte molekyler har stor nok Ek, samt farten rettet omtrent rett uf fra væsken, til at det ikke blir stoppet av kreftene som drar det tilbake?

[Torbjørn]

Jeg mente å si at bevegelsesmengden har en retning, ja, men det ble litt sent så formulerte meg kanskje litt uklart.

 

 

Av nøyaktig den grunnen du nevner, kan vann fordampe ved alle temperaturer, ikke bare 100!

 

 

Se tilbake på kyrsjos resonement, det fordamper og kondenserer vann hele tiden. Er det lite vann i lufta til å begynne med, vil kondensasjonen skje langsomt og fordampningen ved normalfart, vanndamp vil fylles på.

 

Ved et punkt har det fordampet så mye vann, at tilbake-kondensasjonen når en hastighet som matcher fordampningen, da har du nådd vannets metningstrykk i lufta. Dette trykket varierer med temperaturen.

 

 

Kokepunktet, er den temperaturen hvor metningstrykket er like stort som det eksterne trykket. Når du denne temperaturen vil fordampningen alltid skje kjappere enn kondensasjonen, fordi det aldri vil kunne bli større trykk enn det eksterne trykket og følgelig vil kondensasjonen aldri kunne skje like kjapt som fordampningen.

[Simen1]

Tillegsspørsmål; er det mulig at vannet blir varmere enn 100grader? Eller er det helt fysisk umulig?

6009229[/snapback]

Det er fullt mulig. Ved høyere enn atmosfærisk trykk er kokepunktet høyere. Ved lavere trykk er det lavere. F.eks sies det at det er umulig å koke egg på mount everest fordi kokepunktet bare er 88'C der oppe. (Nå har jeg ikke kontrollsjekket tallet, men regner med det er korrekt). Ved vulkanske kilder på et par tusen meters dyp ved midhavsryggen i atlanteren, såkalte "black smokers", så er trykket så høyt at vannet koker ved rundt 3-400'C. Miniubåder til forskning på marin biologi har hatt problemer med at strømkabler og annet utstyr smelter eller svekkes sterkt mekanisk av de høye temperaturene.

 

Men kort om trådens opprinnelige spørsmål:

- Det finnes en kjemisk likevekt mellom flytende vann og damp. Denne vil som alle andre kjemiske likevekter aldri bli uendelig i den ene eller andre retninga. Det vil alltid finnes et likevektspunkt mellom vanndamp og vann. Likevektspunktet varierer med temperatur og trykk. Jo høyere trykk jo mer gunstig er det for vannet å være i den "komprimerte" formen flytende. Dvs. det kreves høyere temperatur for å få vannet til å løsrive seg, koke. De aller fleste stoffer har også den egenskap at egenvekta på fast stoff er større enn for flytende. Det vil si at jo høyere trykk, jo mer gunstig vil det være at stoffet er fast. Vann er ett av få unntak fra denne regelen på grunn av en meget spesiell krystallstruktur og noe som heter hydrogenbindinger. Vann har i et visst trykkområde faktisk lavere egenvekt på fast stoff enn flytende. Det er derfor is flyter. Jeg tror metallet germanium og hydrokarbonet metan har den samme egenskapen, men ellers skal det være veldig uvanlig. Jo høyere trykk, jo høyere tilbøyelighet har stoffer til å holde seg i den formen som har høyest egenvekt. Ved likevekt vil ikke reaksjonen gå noen vei. Dvs. like mye fordampning som kondensering.

 

- I dagliglivet er det normalt ikke likevekt. Ulikevekten vil hele tiden prøve å gå i retning av likevekt. F.eks vil klær som tørker i et rom fordampe inntil enten det er tørt eller rommet har 100% relativ luftfuktighet. Hastigheten på den kjemiske reaksjonen (fordampninga) vil avhenge av hvor mye ulikevekt det er og hvor håy temperaturen er. Dvs. i et rom med 99% luftfuktighet vil klærne fordampe svært mye saktere enn i et rom med 1% luftfuktighet. I et rom med 50% luftfuktighet og 100'C (f.eks ei badstu) så vil vannet i klærne fordampe mye raskere enn i en kald kjeller med 10'C og 50% luftfuktighet. Relativ luftfuktighet er et mål på hvor stor ulikevekten er mellom vann og damptrykket i lufta. Jo større ulikevekt, jo lettere vil vannet fordampe for å nærme seg likevekt. Temperaturen spiller inn på den måten at fordampningsreaksjonen vil ha høyere reaksjonshastighet (begge veier) ved høy temperatur enn ved lav.

 

- Fordampning krever energi, mens kondensering avgir den samme energien. Det å henge opp klær til tørk inne kan altså senke temperaturen i rommet fordi det stjeler varmeenergi til fordampningsreaksjonen. Utendørs kan man gjøre et snedig triks: Hvis du tar med drikke, f.eks en flaske cola med deg på stranda og legger den i et håndkle som er dynket med vann så vil fordampningen av vannet fra håndkledet kjøle ned colaen. La oss si temperaturen i både vann og luft er 20'C. Hvis luftfuktigheten i lufta er lav kan håndkledet faktisk kjøle ned en 20'C cola til f.eks 10'C. Dette høres sikkert utrolig ut, men er et snedig kjemisk triks dere bør prøve.

 

- For optimal tørking av klær bør man sørge for at ulikevekten er størst mulig (frisk tørr luft) og at temperaturen er høyest mulig. F.eks ved å tørke klærne ute på en varm sommerdag i frisk bris eller i et tørkeskap/tørketrommel som holder høy temperatur og fjerner den veldig fuktige lufta ved enten kondensering eller utlufting. (kondenstørketromler bevarer varmeenergien/fordampningsvarmen og vil dermed ikke bli å fyre for kråka). Hvis man tørker klærne inne på et tørkestativ kan man føle om lufta er veldig fuktig eller ikke. Hvis lufta er veldig fuktig så tørker klærne raskere om man lufter ut litt. Hvis lufta er tørr så hjelper det å sette en vifte som blåser på klærne. Veldig tykke plagg (jakker, dongeribukser etc) kan ha problemer med å diffundere fuktigheta fra innsiden og ut. Hvis man vrenger tøyet når det har blitt tørt på utsiden så får man ut den våte siden og klærne tørker raskere. Hvis man har svært dårlig tid og MÅ ha ren en skjorte, sokker etc. før man skal på jobb, fest etc. så kan man gjøre følgende hurtigmetode: Tre sokken på en hårføner og føn i vei. Sokken tørker på 1-2 minutter. Skjorter tørker på 4-5 minutter. Men sett føneren i ett av ermene og hold alle åpninger på skjorta lukket sånn at lufta går gjennom stoffet og ikke gjennom åpningene. Dyner og puter bør tørkes ute i vind for å få de tørre helt gjennom uten å måtte vente uker til de blir sure.

 

Puh.. Lurer på om noen har giddet å lese alt.

[kyrsjo]

Tillegsspørsmål; er det mulig at vannet blir varmere enn 100grader? Eller er det helt fysisk umulig?

6009229[/snapback]

Det er fullt mulig. Ved høyere enn atmosfærisk trykk er kokepunktet høyere. Ved lavere trykk er det lavere. F.eks sies det at det er umulig å koke egg på mount everest fordi kokepunktet bare er 88'C der oppe. (Nå har jeg ikke kontrollsjekket tallet, men regner med det er korrekt). Ved vulkanske kilder på et par tusen meters dyp ved midhavsryggen i atlanteren, såkalte "black smokers", så er trykket så høyt at vannet koker ved rundt 3-400'C. Miniubåder til forskning på marin biologi har hatt problemer med at strømkabler og annet utstyr smelter eller svekkes sterkt mekanisk av de høye temperaturene.

 

Men kort om trådens opprinnelige spørsmål:

- Det finnes en kjemisk likevekt mellom flytende vann og damp. Denne vil som alle andre kjemiske likevekter aldri bli uendelig i den ene eller andre retninga. Det vil alltid finnes et likevektspunkt mellom vanndamp og vann. Likevektspunktet varierer med temperatur og trykk. Jo høyere trykk jo mer gunstig er det for vannet å være i den "komprimerte" formen flytende. Dvs. det kreves høyere temperatur for å få vannet til å løsrive seg, koke. De aller fleste stoffer har også den egenskap at egenvekta på fast stoff er større enn for flytende. Det vil si at jo høyere trykk, jo mer gunstig vil det være at stoffet er fast. Vann er ett av få unntak fra denne regelen på grunn av en meget spesiell krystallstruktur og noe som heter hydrogenbindinger. Vann har i et visst trykkområde faktisk lavere egenvekt på fast stoff enn flytende. Det er derfor is flyter. Jeg tror metallet germanium og hydrokarbonet metan har den samme egenskapen, men ellers skal det være veldig uvanlig. Jo høyere trykk, jo høyere tilbøyelighet har stoffer til å holde seg i den formen som har høyest egenvekt. Ved likevekt vil ikke reaksjonen gå noen vei. Dvs. like mye fordampning som kondensering.

 

- I dagliglivet er det normalt ikke likevekt. Ulikevekten vil hele tiden prøve å gå i retning av likevekt. F.eks vil klær som tørker i et rom fordampe inntil enten det er tørt eller rommet har 100% relativ luftfuktighet. Hastigheten på den kjemiske reaksjonen (fordampninga) vil avhenge av hvor mye ulikevekt det er og hvor håy temperaturen er. Dvs. i et rom med 99% luftfuktighet vil klærne fordampe svært mye saktere enn i et rom med 1% luftfuktighet. I et rom med 50% luftfuktighet og 100'C (f.eks ei badstu) så vil vannet i klærne fordampe mye raskere enn i en kald kjeller med 10'C og 50% luftfuktighet. Relativ luftfuktighet er et mål på hvor stor ulikevekten er mellom vann og damptrykket i lufta. Jo større ulikevekt, jo lettere vil vannet fordampe for å nærme seg likevekt. Temperaturen spiller inn på den måten at fordampningsreaksjonen vil ha høyere reaksjonshastighet (begge veier) ved høy temperatur enn ved lav.

 

- Fordampning krever energi, mens kondensering avgir den samme energien. Det å henge opp klær til tørk inne kan altså senke temperaturen i rommet fordi det stjeler varmeenergi til fordampningsreaksjonen. Utendørs kan man gjøre et snedig triks: Hvis du tar med drikke, f.eks en flaske cola med deg på stranda og legger den i et håndkle som er dynket med vann så vil fordampningen av vannet fra håndkledet kjøle ned colaen. La oss si temperaturen i både vann og luft er 20'C. Hvis luftfuktigheten i lufta er lav kan håndkledet faktisk kjøle ned en 20'C cola til f.eks 10'C. Dette høres sikkert utrolig ut, men er et snedig kjemisk triks dere bør prøve.

 

- For optimal tørking av klær bør man sørge for at ulikevekten er størst mulig (frisk tørr luft) og at temperaturen er høyest mulig. F.eks ved å tørke klærne ute på en varm sommerdag i frisk bris eller i et tørkeskap/tørketrommel som holder høy temperatur og fjerner den veldig fuktige lufta ved enten kondensering eller utlufting. (kondenstørketromler bevarer varmeenergien/fordampningsvarmen og vil dermed ikke bli å fyre for kråka). Hvis man tørker klærne inne på et tørkestativ kan man føle om lufta er veldig fuktig eller ikke. Hvis lufta er veldig fuktig så tørker klærne raskere om man lufter ut litt. Hvis lufta er tørr så hjelper det å sette en vifte som blåser på klærne. Veldig tykke plagg (jakker, dongeribukser etc) kan ha problemer med å diffundere fuktigheta fra innsiden og ut. Hvis man vrenger tøyet når det har blitt tørt på utsiden så får man ut den våte siden og klærne tørker raskere. Hvis man har svært dårlig tid og MÅ ha ren en skjorte, sokker etc. før man skal på jobb, fest etc. så kan man gjøre følgende hurtigmetode: Tre sokken på en hårføner og føn i vei. Sokken tørker på 1-2 minutter. Skjorter tørker på 4-5 minutter. Men sett føneren i ett av ermene og hold alle åpninger på skjorta lukket sånn at lufta går gjennom stoffet og ikke gjennom åpningene. Dyner og puter bør tørkes ute i vind for å få de tørre helt gjennom uten å måtte vente uker til de blir sure.

 

Puh.. Lurer på om noen har giddet å lese alt.

6015066[/snapback]

 

Å ja da

 

Men hva med superhetet væske, dvs. et stoff i væskeform som normalt sett skulle vært i gassform ved dette trykket og temperaturen?

[Simen1]

Hehe, da har vi en som gadd lese alt

 

Superhetet væske er en tilstand med så høyt trykk at gass har like høy tetthet som væske og omvendt. Samtidig må temperaturen være så høy at den gjennomsnittlige kinetiske energien overstiger fordampningsvarmen. (Nå er jeg på tynn is her) Det gjør at man ikke lengre får en faseforskjell mellom gass og væske og begge deler er dermed samme tilstand.

 

Hmm.. Som sagt, jeg er litt på tynn is med forklaringen her så ta det med en klype salt. Så skal jeg sjekke med litt bøker/notater og se om jeg finner en bekreftelse eller bedre forklaring.

[kyrsjo]

Hehe, da har vi en som gadd lese alt

 

Superhetet væske er en tilstand med så høyt trykk at gass har like høy tetthet som væske og omvendt. Samtidig må temperaturen være så høy at den gjennomsnittlige kinetiske energien overstiger fordampningsvarmen. (Nå er jeg på tynn is her) Det gjør at man ikke lengre får en faseforskjell mellom gass og væske og begge deler er dermed samme tilstand.

 

Hmm.. Som sagt, jeg er litt på tynn is med forklaringen her så ta det med en klype salt. Så skal jeg sjekke med litt bøker/notater og se om jeg finner en bekreftelse eller bedre forklaring.

6016029[/snapback]

 

Hmm... Jeg mente f.eks. vann som har vært en tur i mikroen, og er i væskeform over 100°C, og som brått støtkoker når noen putter en skje nedi eller noe slikt.

[Zethyr]

Det er fordi man må ha noe å samle gassboblene rundt, som f.eks. urenheter eller riper i koppen. Akkurat samme fenomen som at man kan ha vann som fryser på 3 sek bare man knipser på det, slik at man får et punkt der det kan begynne å krystallisere seg.

Sterilt vann i en ren beholder vil kunne varmes/kjøles over/under det vanlige, for så å gjennomgå et faseskifte raskere enn vi er vant med.

[Simen1]

Aha, den typen overopphetet vann ja. Det har store likhetstrekk med underkjølt regn og er en effekt som kommer av overflatespenninga.

 

Vanlige kaseroller har en uregelmessig overflate i bunnen (sett i mikroskop). Boblene starter alltid ved slike overflater. Man kan se for seg at boblen må starte et sted og således være ekstremt liten når den starter. I ekstremt små bobler (mikrometer) så er overflatespenningen per volum svært høy. Jo mindre boble jo større overflatespenning per volum. For at en boble skal vokse seg stor så holder det ikke at vannet bare holder ørlite over 100'C, men det må også være overflatedefekter som sprekker og hull, som gjør at boblen har lite overfalteareal i forhold til volumet. Ekstremt små bobler vil automatisk kollapse fordi den har mye mer energi per volum enn f.eks omgivende vann på 105'C. Store bobler har kolapser hvis temperaturen er under f.eks 101'C. Kolapsen skjer fordi energien per volum (inkludert overflateenergien) er høyere i bobler enn i omgivende vann. I kasseroller vil vannet ha gunstige posisjoner som sprekker å starte, mens i mikroen kommer varmen fra innsiden av vannet (dermed ingen naturlig plass boblene skal starte) og hvis kokekaret er veldig rent og vannet veldig rent så finnes det knapt noen plasser en boble kan starte. Ingen plasser i vannet er gunstige plasser boblen kan vokse. Temperaturen må derfor ekstra høyt for at selv små bobler skal kunne overleve. F.eks til 105'C. Når man plutselig stikker en skje med ru overlate ned i vannet så vil sprekkene i skjeens overflate bli en naturlig plass å starte boblene. Vannet vil koke ved f.eks 101'C rundt skjeen, mens det trenger 105'C for å koke ellers.

 

Blæhh.. Jeg får ikke til å forklare. Jeg prøver på underkjølt regn i stedet:

 

Vann kan være flytende under frysepunktet hvis iskrystallene ikke har noe sted å starte. Det vil termodynamisk hele tiden produseres nanokrystaller, men om disse får vokse seg store avhenger av hvor små de er og hvor lav temperaturen er. En nanokrystall har svært mye overflatespenning per volum og vil dermed være mer energirik enn omgivelsene. Mer energirik = varmere. For et vannmolekyl som ligger på overflaten av nanokrystallet vil det være mest gunstig å rive seg løs og blande seg med væska. Dette vil minke krystallen og avgi overflateenergi (varme) til omgivelsene. Litt større krystaller har mindre overfalteenergi per volum og vil kunne overleve. Krystallen må altså over en kristisk størrelse for å vokse. På samme måte som en boble i kokende vann må over en kritisk størrelse for å kunne vokse. Den kritiske størrelsen er avhengig av underkjølinga. Jo lavere under frysepunktet, jo mindre krystaller kan overleve. Ved ekstremt lave temperaturer kan krystaller som bare er noen få molekyler store overleve. Den teoretiske grensen går ved en krystallstørrelse på 1 molekyl. For vann er er den teoretiske maksimale underkjølingstemperaturen i størrelseorden -100'C. Ved denne temperaturen vil vann fryse uansett. Over denne temperaturen er vannkrystallene avhengig av statistiske tilfeldigheter (at f.eks 10 molekyler klumper set sammen ved en tilfeldighet) og dermed blir stor nok til å nå den kritiske temperaturen, eller så må vannkrystallen starte ved urenheter som krystallografisk ligner vann og dermed kan fungere som "kim" for en vannkrystall. Urenheter og overflater fungerer som kim. Normalt er det så mye urenheter og gunstige overflater at underkjølingen skjelden blir mer enn 1'C. Men når det regner i ren luft fra en varm sky til kaldere luft ved bakken så kan vannet være så rent at det har ekstemt få urenheter å starte en krystall fra. Slikt regn kan underkjøles mer enn 10'C. Når det treffer bakken vil det øyeblikkelig finne urenheter og gunstige steder å starte krystalliseringen. Vannet fryser til is nærmest momentant. De fleste i innlandsstrøk har vel fundet bilen sin en eller annen gang innlemmet i et flere millimeter tykt glatt islag uten synlige istapper fra rennende vann. Dette kommer av underkjølt regn.

 

Den samme effekten skjer i overopphetet vann. Små bobler kolapser på grunn av overflateenergien/volum opp til ganske høye overtemperaturer, mens store bobler overlever selv om overtemperaturen er relativt liten.

 

Puh.. Det var litt vanskelig. Håper det var noen som forsto det.

 

Edit: Jeg så ikke at Zethyr hadde et godt svar allerede

Endret 30. april 2006 av Simen1

[kyrsjo]

Aha, den typen overopphetet vann ja. Det har store likhetstrekk med underkjølt regn og er en effekt som kommer av overflatespenninga.

 

Vanlige kaseroller har en uregelmessig overflate i bunnen (sett i mikroskop). Boblene starter alltid ved slike overflater. Man kan se for seg at boblen må starte et sted og således være ekstremt liten når den starter. I ekstremt små bobler (mikrometer) så er overflatespenningen per volum svært høy. Jo mindre boble jo større overflatespenning per volum. For at en boble skal vokse seg stor så holder det ikke at vannet bare holder ørlite over 100'C, men det må også være overflatedefekter som sprekker og hull, som gjør at boblen har lite overfalteareal i forhold til volumet. Ekstremt små bobler vil automatisk kollapse fordi den har mye mer energi per volum enn f.eks omgivende vann på 105'C. Store bobler har kolapser hvis temperaturen er under f.eks 101'C. Kolapsen skjer fordi energien per volum (inkludert overflateenergien) er høyere i bobler enn i omgivende vann. I kasseroller vil vannet ha gunstige posisjoner som sprekker å starte, mens i mikroen kommer varmen fra innsiden av vannet (dermed ingen naturlig plass boblene skal starte) og hvis kokekaret er veldig rent og vannet veldig rent så finnes det knapt noen plasser en boble kan starte. Ingen plasser i vannet er gunstige plasser boblen kan vokse. Temperaturen må derfor ekstra høyt for at selv små bobler skal kunne overleve. F.eks til 105'C. Når man plutselig stikker en skje med ru overlate ned i vannet så vil sprekkene i skjeens overflate bli en naturlig plass å starte boblene. Vannet vil koke ved f.eks 101'C rundt skjeen, mens det trenger 105'C for å koke ellers.

 

Blæhh.. Jeg får ikke til å forklare. Jeg prøver på underkjølt regn i stedet:

 

Vann kan være flytende under frysepunktet hvis iskrystallene ikke har noe sted å starte. Det vil termodynamisk hele tiden produseres nanokrystaller, men om disse får vokse seg store avhenger av hvor små de er og hvor lav temperaturen er. En nanokrystall har svært mye overflatespenning per volum og vil dermed være mer energirik enn omgivelsene. Mer energirik = varmere. For et vannmolekyl som ligger på overflaten av nanokrystallet vil det være mest gunstig å rive seg løs og blande seg med væska. Dette vil minke krystallen og avgi overflateenergi (varme) til omgivelsene. Litt større krystaller har mindre overfalteenergi per volum og vil kunne overleve. Krystallen må altså over en kristisk størrelse for å vokse. På samme måte som en boble i kokende vann må over en kritisk størrelse for å kunne vokse. Den kritiske størrelsen er avhengig av underkjølinga. Jo lavere under frysepunktet, jo mindre krystaller kan overleve. Ved ekstremt lave temperaturer kan krystaller som bare er noen få molekyler store overleve. Den teoretiske grensen går ved en krystallstørrelse på 1 molekyl. For vann er er den teoretiske maksimale underkjølingstemperaturen i størrelseorden -100'C. Ved denne temperaturen vil vann fryse uansett. Over denne temperaturen er vannkrystallene avhengig av statistiske tilfeldigheter (at f.eks 10 molekyler klumper set sammen ved en tilfeldighet) og dermed blir stor nok til å nå den kritiske temperaturen, eller så må vannkrystallen starte ved urenheter som krystallografisk ligner vann og dermed kan fungere som "kim" for en vannkrystall. Urenheter og overflater fungerer som kim. Normalt er det så mye urenheter og gunstige overflater at underkjølingen skjelden blir mer enn 1'C. Men når det regner i ren luft fra en varm sky til kaldere luft ved bakken så kan vannet være så rent at det har ekstemt få urenheter å starte en krystall fra. Slikt regn kan underkjøles mer enn 10'C. Når det treffer bakken vil det øyeblikkelig finne urenheter og gunstige steder å starte krystalliseringen. Vannet fryser til is nærmest momentant. De fleste i innlandsstrøk har vel fundet bilen sin en eller annen gang innlemmet i et flere millimeter tykt glatt islag uten synlige istapper fra rennende vann. Dette kommer av underkjølt regn.

 

Den samme effekten skjer i overopphetet vann. Små bobler kolapser på grunn av overflateenergien/volum opp til ganske høye overtemperaturer, mens store bobler overlever selv om overtemperaturen er relativt liten.

 

Puh.. Det var litt vanskelig. Håper det var noen som forsto det.

 

Edit: Jeg så ikke at Zethyr hadde et godt svar allerede

6016409[/snapback]

 

Ah. Du fikk med et veldig viktig moment. Jeg viste om nukleringsmekanismene, men tenkte ikke på at det har med overflatespenning og det at energien har en tendens til å "jevnfordele seg" (hvilken av thermodynamikkens lover var dette igjen...)

[Kim 1880]

Jeg har et forsøk som jeg skal gjennomføre, og trenger kanskje litt tips! Jeg skal fordampe vann uten bruk av strøm, kun solenergi! Har dere noen tips/erfaring slik at jeg får prosessen til å gå fortere?? Ikke sykt mye sol og varme her :-)

kim