KDY
VLASTN╠ V╪E VODA ? Na tuto otßzku asi v∞tÜina lidφ bez zavßhßnφ odpovφ, ₧e voda v°e p°i 100oC.
Znßte vÜak takΘ pouΦku, ₧e ve vysok²ch horßch v°e voda p°i ni₧Üφ teplot∞. Velmi jednoduÜe se p°esv∞dΦφme, ₧e voda skuteΦn∞ m∙₧e v°φt p°i nejr∙zn∞jÜφch teplotßch!
Zßkladnφ pot°eby:
- injekΦnφ st°φkaΦka 20 ml
- vzduchot∞snß zßtka z injekΦnφ jehly
Provedenφ pokusu:
Do injekΦnφ st°φkaΦky nasajeme 10
ml vody zah°ßtΘ asi na 70oC, st°φkaΦku obrßtφme otvorem vzh∙ru a vytlaΦφme p°φpadnou vzduchovou bublinu. Pak otvor pevn∞ uzav°eme ukazovßΦkem a
druhou rukou posuneme pφst a₧ do dolnφ polohy. Ve vod∞ a na st∞nßch se objevφ bublinky a voda n∞kolik vte°in v°e, aΦkoliv je jejφ teplota mnohem menÜφ ne₧ 100oC.
Chceme-li pokus p°edvßd∞t spolu₧ßk∙m v hodin∞ fyziky, m∙₧eme pro pohodln∞jÜφ prßci st°φkaΦku doplnit
vzduchot∞snou zßtkou. Tu zhotovφme z vy°azenΘ injekΦnφ jehly: Ütφpacφmi kleÜt∞mi zkrßtφme jehlu na dΘlku asi 1 cm, zploÜtφme ji, n∞kolikrßt kovovou
Φßst zahneme a ohyby °ßdn∞ stiskneme. Takto zaslepen² konec jehly jeÜt∞ obalφme mal²m kouskem moduritu a nechßme chvφli pova°it (p°i 100oC !). P°i pokusu
uzav°eme st°φkaΦku mφsto prstem takto upravenou zßtkou. A₧ se p°esv∞dΦφme, ₧e voda
opravdu m∙₧e v°φt i p°i ni₧Üφ teplot∞, zaexperimentujeme si s Φφm dßl chladn∞jÜφ vodou - do varu se nßm poda°φ uvΘst dokonce i chladnou vodu z vodovodu! |
|
Trochu teorie: P°i vypa°ovßnφ musφ
molekuly vody p°ekonßvat vn∞jÜφ tlak vzduchu nad hladinou. Kdy₧ zah°ejeme vodu na takovou teplotu, ₧e vzniklß vodnφ pßra mß stejn² tlak jako je tlak okolnφho
vzduchu, dochßzφ k varu - voda se vypa°uje nejen na hladin∞, ale bubliny pßry vznikajφ i uvnit° kapaliny, na st∞nßch a dn∞ nßdoby. Za normßlnφho
atmosfΘrickΘho tlaku (101,3 kPa) v°e voda prßv∞ p°i 100oC, p°i ni₧Üφm atmosfΘrickΘm tlaku mß vÜak vodnφ pßra dostateΦn² tlak u₧ p°i ni₧Üφ
teplot∞. Teplota varu vody tedy zßvisφ na velikosti vn∞jÜφho tlaku: Φφm je tento tlak ni₧Üφ, tφm ni₧Üφ je i teplota varu. Platφ to i pro ostatnφ kapaliny.
Chceme-li, aby voda v°ela ji₧ p°i 50░C, musφme snφ₧it vn∞jÜφ tlak na 12,2 kPa. Pokud mß v°φt ji₧ p°i 20░C, musφ mφt vn∞jÜφ tlak hodnotu jen 2,3
kPa. Naopak p°i zv²Üenφ vn∞jÜφho tlaku na 200 kPa vzroste teplota varu vody na 120░C. Uvnit° st°φkaΦky se nad hladinou p°i posunutφ pφstu zpoΦßtku
vytvo°φ prakticky vßkuum, do kterΘho se zaΦne voda vypa°ovat. Proto₧e tlak nad hladinou je minimßlnφ, zaΦne voda v°φt i p°i teplotßch mnohem ni₧Üφch ne₧
100░C. V prostoru nad hladinou vÜak postupn∞ p°ib²vß vodnφch par, tlak nad hladinou roste a var proto zvolna ustßvß. Var vody za zv²ÜenΘho tlaku (tj. p°i teplot∞ vyÜÜφ ne₧ 100░C) se
vyu₧φvß nap°φklad v tlakovΘm hrnci. P°i vyÜÜφ teplot∞ se jφdlo d°φve a lΘpe uva°φ. V tlakovΘ nßdob∞ jadernΘho reaktoru mß
voda teplotu a₧ 320░C a p°esto jeÜt∞ nev°e - v reaktoru je toti₧ vysok² tlak, kolem 15 MPa (tj. 150 atm)! |