Tabla de Contenidos
Låt oss prata om bubblor, vet du exakt vad det är för bubblor som du ser i en kastrull full med kokande vatten? Vissa människor tror att de är luft, eftersom många av bubblorna vi känner till, liksom såpbubblor, faktiskt är fyllda med luft. Andra tror att det är vätet eller syret som kommer ut till följd av en kemisk förändring i vattnets natur när det kokar.
Men inget av dessa antaganden är sanna. När vatten hälls i en gryta och det börjar värmas upp, observeras bubblor på sidorna av grytan. Dessa bubblor är faktiskt luft. Det mesta av vattnet innehåller löst luft. När du börjar värma vattnet kommer denna lösta luft ut ur vattnet. Dessa bubblor är dock inte de som är förknippade med kokande vatten.
Vad händer när vattnet kokar
När vatten kokar genomgår det en fysisk förändring, inte en kemisk. Vattenmolekyler splittras inte i väte och syre, snarare bryts de polära bindningarna mellan vattenmolekylerna, vilket gör att de kan nå sin kokpunkt och fysiskt förändras från en vätska till en gas.
Du vet förmodligen redan att vatten finns i tre former: fast, flytande och gas. Vi känner den fasta formen som is. Den flytande formen är naturligtvis vattnet vi dricker. Den gasformiga formen är vattenånga. Vattenånga finns omkring oss, i luften, nästan hela tiden. Vi kan bara inte se det.
För att förvandla en vätska till en gas genom att koka, måste vätskan värmas tills dess ångtryck är lika med atmosfärstrycket. När det gäller vatten sker detta vid cirka 100°C. Av denna anledning anses kokpunkten för vatten vara 100°C. Men vattnets kokpunkt kan faktiskt vara högre eller lägre beroende på ett antal faktorer, inklusive höjd, atmosfärstryck och förekomsten av andra kemikalier i vattnet, för att nämna några.
När vattnet kokar överförs värmeenergi till vattenmolekylerna som börjar röra sig snabbare. I slutändan har molekylerna för mycket kinetisk energi för att hålla ihop som en vätska. Därefter bildas gasformiga vattenångmolekyler. Dessa flyter på ytan i form av bubblor och rör sig genom luften.
Istället för att vara luft är bubblorna i en kastrull med kokande vatten gjorda av vatten, bara vatten i gasform. Det som ser ut som en kruka fylld med vatten och luft är faktiskt en kruka fylld med bara vatten, om än i två olika fysiska tillstånd.
Kan en vätska koka utan att det blir bubblor?
Föreställ dig en yta speciellt utformad för att tillåta vätskor att koka utan bubblor. Det låter motsägelsefullt, och det är det på ett sätt. Men tänk på följande.
När vi lägger en liten droppe vatten på en mycket het panna, sprids det och det tar upp till någon minut att avdunsta. Vid första kontakten förångar den heta ytan en del av droppen, vilket skapar ett isolerande lager av ånga mellan droppen och den heta ytan. Detta är mycket likt det som händer i luftkammaren i ett dubbelglasfönster. Detta lager av ånga kan endast bibehållas om den varma ytan är över den så kallade Leidenfrost-punkten.
Leidenfrost ångskiktet spelar också en viktig roll vid kokning och kylning. Om vi istället för små droppar vatten på en het panna har en varm vattenkokare fylld med vatten, kollapsar Leidenfrost-ångskiktet när vattenkokaren svalnar under Leidenfrost-temperaturen. Detta resulterar i en explosion av ångbubblor när vattnet kommer i direkt kontakt med den (fortfarande) heta ytan.
Kort förklaring av Leidenfrost-effekten
År 1756 observerade Johann Gottlob Leidenfrost att vattendroppar glider av en tillräckligt varm panna på grund av att en film av vattenånga svävar. Dessa filmer är bara stabila när den heta ytan är över en kritisk temperatur, och de är ett centralt fenomen för kokning.
I denna så kallade Leidenfrost-regim förhindrar den låga värmeledningsförmågan hos ångskiktet värmeöverföring mellan den heta ytan och vätskan. När kylytans temperatur sjunker under den kritiska temperaturen kollapsar ångfilmen och systemet går in i en nukleär kokning. Detta kan leda till särskilt skadliga ångexplosioner i vissa sammanhang, som till exempel kärnkraftverk.
Å andra sidan kan närvaron av dessa ångfilmer också minska vätske-fastämnesmotståndet.
Källor
- Connor, N. (2019). Vad är Leidenfrost- effekten ? Leidenfrost punkt: definition.
- Dominguez, M. (sf). Fysisk förändring och kemisk förändring .
- Kemi är (sf). kokpunkt .
- Sanchez, G. (2015). Materiens aggregeringstillstånd .
- Valdivielso, A. (sf). Vad är avdunstning av vatten ?
