Tabla de Contenidos
Lad os tale om bobler, ved du præcis, hvad de bobler er, som du ser i en gryde fuld af kogende vand? Nogle mennesker tror, de er luft, fordi mange af de bobler, vi kender til, ligesom sæbebobler, faktisk er fyldt med luft. Andre tror, at det er brinten eller ilten, der slipper ud som følge af en kemisk ændring i vandets beskaffenhed, når det koger.
Men ingen af disse antagelser er sande. Når vand hældes i en gryde, og det begynder at varme op, observeres bobler på siderne af gryden. Disse bobler er faktisk luft. Det meste af vandet indeholder opløst luft. Når du begynder at varme vandet op, slipper denne opløste luft ud af vandet. Disse bobler er dog ikke dem, der er forbundet med kogende vand.
Hvad sker der, når vandet koger
Når vand koger, gennemgår det en fysisk forandring, ikke en kemisk. Vandmolekyler spaltes ikke i brint og ilt, snarere brydes de polære bindinger mellem vandmolekylerne, hvilket giver dem mulighed for at nå deres kogepunkt og fysisk ændre sig fra en væske til en gas.
Du ved sikkert allerede, at vand kommer i tre former: fast, flydende og gas. Vi kender den faste form som is. Den flydende form er selvfølgelig det vand, vi drikker. Den gasformige form er vanddamp. Vanddamp eksisterer omkring os, i luften, næsten hele tiden. Vi kan bare ikke se det.
For at omdanne en væske til en gas ved kogning skal væsken opvarmes, indtil dens damptryk svarer til atmosfæretrykket. I tilfælde af vand sker dette ved omkring 100°C. Af denne grund anses vandets kogepunkt for at være 100°C. Vands kogepunkt kan dog faktisk være højere eller lavere afhængigt af en række faktorer, herunder højde, atmosfærisk tryk og tilstedeværelsen af andre kemikalier i vandet, for at nævne nogle få.
Når vand koger, overføres varmeenergi til vandmolekylerne, som begynder at bevæge sig hurtigere. I sidste ende har molekylerne for meget kinetisk energi til at hænge sammen som en væske. Dernæst dannes gasformige vanddampmolekyler. Disse flyder på overfladen i form af bobler og bevæger sig gennem luften.
I stedet for at være luft, er boblerne i en gryde med kogende vand lavet af vand, blot vand i gasform. Det, der ligner en gryde fyldt med vand og luft, er faktisk en gryde fyldt med kun vand, dog i to forskellige fysiske tilstande.
Kan en væske koge uden at lave bobler?
Forestil dig en overflade, der er specielt designet til at tillade væsker at koge uden bobler. Det lyder selvmodsigende, og det er det på en måde. Men overvej følgende.
Når vi kommer en lille dråbe vand på en meget varm pande, spredes det og det tager op til et minut eller deromkring at fordampe. Ved første kontakt fordamper den varme overflade en del af dråben, hvilket skaber et isolerende lag af damp mellem dråben og den varme overflade. Dette minder meget om, hvad der sker i luftkammeret i et termorude. Dette damplag kan kun opretholdes, hvis den varme overflade er over det såkaldte Leidenfrost-punkt.
Leidenfrost damplaget spiller også en vigtig rolle ved kogning og afkøling. Hvis vi i stedet for små dråber vand på en varm pande har en varm kedel fyldt med vand, falder Leidenfrost-damplaget sammen, når kedlen afkøles til under Leidenfrost-temperaturen. Dette resulterer i en eksplosion af dampbobler, når vandet kommer i direkte kontakt med den (stadig) varme overflade.
Kort forklaring af Leidenfrost-effekten
I 1756 observerede Johann Gottlob Leidenfrost, at vanddråber glider af en tilstrækkelig varm pande på grund af svæven af en film af vanddamp. Disse film er kun stabile, når den varme overflade er over en kritisk temperatur, og de er et centralt fænomen ved kogning.
I dette såkaldte Leidenfrost-regime forhindrer damplagets lave varmeledningsevne varmeoverførsel mellem den varme overflade og væsken. Når køleoverfladetemperaturen falder under den kritiske temperatur, kollapser dampfilmen, og systemet går ind i et nukleat kogeregime. Dette kan føre til særligt skadelige dampeksplosioner i nogle sammenhænge, såsom atomkraftværker.
På den anden side kan tilstedeværelsen af disse dampfilm også reducere væske-faststof-modstanden.
Kilder
- Connor, N. (2019). Hvad er Leidenfrost- effekten ? Leidenfrost punkt: definition.
- Dominguez, M. (sf). Fysisk forandring og kemisk forandring .
- Kemi er (sf). kogepunkt .
- Sanchez, G. (2015). Stoffets aggregeringstilstande .
- Valdivielso, A. (sf). Hvad er fordampning af vand ?
