Suðumark vatns – Þrýstingur
Grein/Linkur: Tilraun: Getur þú látið 50°C heitt vatn sjóða?
Höfundur: Elliðarárstöð
Heimild: 
.
.
Tilraun: Getur þú látið 50°C heitt vatn sjóða?
Vatn er alveg magnað efni. Það sýður að jafnaði við 100°C og frýs við 0°C á yfirborði jarðar nærri sjávarmáli. Vatn er er með mesta eðlisþyngd við 4 gráður og grunnvatnið okkar er gjarnan á því hitastigi. Þetta þýðir að vatn tekur minnst pláss þegar það er 4°C. Ef það kólnar og frýs, tekur það meira pláss, og ef það hitnar og sýður, tekur það líka meira pláss.
Hversu heitt er vatnið í borholum?
Á Íslandi notum við jarðhita til að búa til heitt vatn og rafmagn. Á háhitasvæðunum í Henglinum eru 69 borholur með allt að 300°C heitu vatni. Jarðhitavatnið og gufan sem fæst úr þessum holum er notuð til að framleiða raforku og hita kalt vatn sem við notum á höfuðborgarsvæðinu.
Af hverju er 300°C heitt vatn ekki sjóðandi ofan í jörðinni?
Borholurnar á Hengilssvæðinu eru allt að 3000 metra djúpar og má því gera ráð fyrir að vatnið sem fæst úr þeim holum séu undir miklum þrýstingi. Vatnsfyllta bergið sem liggur yfir vatni á hverju dýpi þrýstir á það líkt og þungur fíll.
Djúpt í iðrum jarðar er þrýstingur svo mikill að vatnið sýður ekki þó að það sé miklu heitara en 100°C. Þegar við borum holur ofan í jarðhitakerfi og byrjum að dæla vatni upp, lækkar þrýstingur í kerfinu og þá byrjar vatnið að sjóða og gufa myndast.
Getur vatn soðið við lægra hitastig en 100°C?
Uppi á toppi Everest er minni loftþrýstingur en við sjávarmál. Þar er loftið eðlisléttara, lengra á milli frumeindanna í lofthjúpnum og því lægri þrýstingur en niðri við sjávarmál. Vatn sýður því við 70°C uppi á toppi Everest.
Tilraun: Suðumark vatns og þrýstingur
Rannsóknarspurning: Er hægt að láta 50°C heitt vatn sjóða?
Tilgáta: Þar sem vatn sýður við lægra hitastig þegar það er við lægri þrýsting en við sjávarmál er hægt að láta 50°C heitt vatn sjóða – ef þrýstingur er lækkaður.
Efni og áhöld: Sprauta, heitt vatn, glas og hitamælir (t.d. kjöthitamælir). Framkvæmd:
Sæktu þér heitt vatn úr krana í glas.
Mældu hitastigið.
Miðaðu við að hafa vatnið um 50°C heitt.
Dragðu 5-10 ml af heitu vatni inn í sprautuna.
Settu þumalfingur fyrir litla gatið og togaðu sprautustimpilinn út.
Sýður vatnið?
Niðurstaða: Um leið og þú minnkaðir þrýstinginn í sprautunni fór vatnið að sjóða. Það umbreyttist úr fljótandi formi í gufu.
Suðumark vatns – Sýnitilraun
.
Hvað gerðist?
Dragðu loft inn í sprautuna og haltu fingri opnum fyrir litla opi hennar. Nú er sami loftþrýstingur inni í sprautunni og fyrir utan í kringum okkur. Í sprautunni eru sameindir sem sveima.
Þrýstu sprautunni saman. Nú eykur þú þrýstinginn í sprautunni. Sameindirnar sem eru inni í sprautunni eru nær hver annarri og hafa minna svæði.
Haltu fyrir litla opið og dragðu sprautuna út. Nú minnkar þú þrýstinginn í sprautunni. Lengra verður á milli sameindanna sem eru í sprautunni og þær hafa meira pláss.
Þú getur lækkað suðumark vatns með því að lækka þrýstinginn í sprautunni. Nú sýður vatnið við t.d. 50°C!
