FYSIKbasen.dk - Den danske database for pædagogiske undervisningsforsøg til fysiklærere
Forside Nyheder Forsøg Om siden Kontakt English
Gå en side tilbageUdskriv dette forsøgForetag ny søgning

rød pilKoge vand i vacuum

Forsøg nr.: 61
Formål: At vise sammenhængen mellem tryk og kogepunkt.
Resume: Vand kan koge ved stuetemperatur, hvis det placeres i et vacuumkammer.
Nøgleord: Damptryk, evaporativ køling, faseændring, termodynamik, varme, tryk.

Beskrivelse:

En væskes kogepunkt er defineret som den temperatur, hvor damptrykket er lig med omgivelsernes tryk. Det er netop ved denne temperatur, at dampbobler kan dannes inde i væsken, stige op til overfladen og forlade væsken. Det betyder dermed også, at kogepunktet er afhængigt af omgivelsernes tryk. Når man slår kogepunktet for et givet stof op i en tabel, vil man typisk finde kogepunktet ved 1 atmosfæres tryk.

Kogning af tempereret vand via vacuumpumpe
Kogning af tempereret vand via vacuumpumpe.

Hvis man hælder lidt vand i en kolbe, som lukkes med en prop, hvori der sidder en pumpestuds, kan man med en vacuumpumpe reducere trykket markant inde i kolben. (Alternativt kan man sætte et lille glas vand ind i et vacuumkammer.)

Vand koges ved at det omgivende luft pumpes bort
Vand koges ved at det omgivende luft pumpes bort.

Dermed oplever vandet, at omgivelsernes tryk er meget lavt, og der skal derfor ikke ret højt damptryk til, før vandet koger. Afhængigt af pumpens kapacitet, vil vandet kunne koge allerede ved stuetemperatur.

I praksis benytter man sig af denne egenskab i en trykkoger. Koger man vand i en normal gryde, så vil vandets temperatur aldrig overstige 100 grader. I en trykkoger holdes trykket over 1 atmosfære, og derfor vil vandets kogepunkt også være højere end 100 grader. Man kan altså tilberede mad hurtigere (eller i hvert fald ved en højere temperatur).

Tilsvarende vil en bjergbestiger opleve, at det kan tage lang tid at koge pasta. På et højt bjerg er lufttrykket lavt, hvorfor vand vil koge ved en lavere temperatur.

Bemærk at vacuumpumpen suger vanddampen ud af kolben. De molekyler, der damper bort fra vandet, er de molekyler, der har størst energi. Dette medfører, at temperaturen af det tilbageværende vand er lidt koldere. Denne "evaporative køling" fører altså til et temperaturfald af vandet.

Forsøget bliver betydeligt bedre, hvis man har mulighed for at placere et termometer i forbindelse med vandet. Dermed kan man tydeligt vise, at vandet koger ved en temperatur langt under 100 grader.

Bruges en almindelig olie-vacuumpumpe, så skal forsøget ikke køre for længe, da vanddampene forurener olien og mindsker pumpens ydeevne.

Lars Vedsmand har sendt et uddybende forslag til dette forsøg: "Fyld en injektionssprøjte ca. 20% med vand fra den varme hane (ca. 55-60 gr.). Sæt nu fingeren for enden af kanylens udløb og træk derefter stemplet tilbage. Vandet koger på grund af det reducerede tryk."

Dette er en glimrende måde at udføre forsøget med meget simple midler:

Vand koger, når trykkes sænkes via en injektionssprøjte
Her koger noget lunkent vand ved, at trykket reduceres i injektionssprøjten. En finger lukker hullet i sprøjten, og når stemplet trækkes tilbage, koger vandet.

I referencerne er også tilføjet en film, der viser forsøget udført med sprøjten.

Spørgsmål og svar:

Hvorfor koger vandet ikke?

Din vacuumpumpe kan ganske enkelt ikke pumpe trykket langt nok ned. Undersøg først om pumpen virker ordentligt. Hvis den gør det, så gentag forsøget med lidt varmere vand. Jo varmere vandet er, des lettere er det at få det til at koge.

Udstyr og materialer:

grøn pil Vacuumpumpe
grøn pil Vand
grøn pil Rundbundet kolbe
grøn pil Gummiprop med hul

Referencer:

grøn pilQuick Time film af vand, der koges under vacuum (2,44 MB).
grøn pilQuick Time Film af forsøget udført med injektionssprøjte (3,11 MB).
grøn pilDamptryk

PIRA DCS: 4C30.15 (Termodynamik: Faseovergange) Hvad er PIRA DCS?

Opdateret: 22.12.2005