 |
|
 |
  
Flydende kvælstof er et uhyre godt materiale til at undervise i termodynamik, men det er desværre ikke ret anvendt i grundskoler og gymnasier. I USA bruges det til gengæld rigtig meget, og det bør vi også begynde på herhjemme. På forsøgssiderne med flydende kvælstof er der tips til at håndtere det (hvilket ikke er specielt svært), og klikker man på "flydende kvælstof" i udstyrslisten, får man en liste over forhandlere. Man kan begynde med at diskutere tilstandsformer generelt, og her er det oplagt at sammenligne med vand, der har den egenskab, at alle tre tilstandsformer - væske, gas, fast form - kan opnås inden for et forholdsvis snævert temperaturinterval, der kendes fra dagligdagen. Ligesom vand kan også luft ændre tilstandsform. Køler man luft ned, bliver det flydende. Som eksempel kan man fremvise flydende kvælstof, idet kvælstof jo udgør 80 procent af den atmosfæriske luft. At flydende kvælstof er koldt kan demonstreres med et friskt blad eller en blomst:
Man kan desuden bruge en banan som hammer:
På trods af den lave temperatur kan man dog alligevel godt røre ved det:
Dette fænomen skyldes Leidenfrost Effekten:
Leidenfrost Effekten viser, at vand på gasform er dårligt til at lede varme. Det isolerer faktisk, hvilket også er gældende for vand på fastform:
På trods af at flydende kvælstof minder lidt om vand i både farve og massefylde, opfører kvælstof sig meget anderledes:
Med flydende kvælstof kan man tage en diskussion af, hvad det vil sige, at et stof koger. De fleste tænker på, at et stof skal være varmt for at koge, men denne misforståelse stammer selvfølgelig fra vores kendskab til vand. At noget kan koge ved lave temperaturer kan være mere overraskende:
Tilsvarende kan man vise, at stoffer faktisk kan koge ved forskellige temperaturer afhængigt af trykket. Her kan flydende kvælstof bruges til at regulere trykket over en væske:
En anden sjov vinkel er, at en væske faktisk bliver koldere af at koge eller fordampe. Dette skyldes fænomenet "evaporativ køling", der for eksempel er ansvarlig for, at kaffe, the og suppe køles af, når vi puster på det. Med flydende kvælstof kan man lave evaporativ køling, så kvælstoffet køles ned til under smeltepunktet:
Når man arbejder med flydende kvælstof foran mindre børn er det ofte en god idé at henvise til stoffet som "flydende luft". Hvis publikum er gamle nok til at kende til luftens bestanddele og forskellige gasser, kan man vælge at tale om kvælstof i stedet for luft. Ydermere kan man snakke om, hvad der ellers er i atmosfærisk luft. Man kan vise vanddampen: Og man kan lave forsøg med flydende ilt:
Vand udvider sig, når det går fra væskeform til gasform, hvilket for eksempel er grundlaget for dampmaskiner. Det samme gælder for kvælstof. Man kan starte med at vise, at kvælstof trækker sig sammen, når det køles ned:
Forsøget kan laves lidt mere festligt ved at bruge færdige ballondyr i stedet for almindelige balloner:
Omvendt kan man bruge flydende kvælstof til at puste en ballon op. Normalt blæser vi jo luft i på gasform, men når man har den flydende form til rådighed kan man hælde luften direkte i ballonen:
På grund af kvælstoffets udvidelse kan dette faktisk bruges til at lave en lille kanon:
Et andet sjovt forsøg er en "tangentiel raket", der kan få en bordtennisbold til at rotere meget hurtigt:
Med flydende kvælstof kan man nedkøle forskellige ting til meget lave temperaturer, der ændrer egenskaberne for mange materialer og processer. For eksempel kan man vise, at kemiske reaktioner er afhængige af temperatur:
Metaller ændrer også egenskaber, og det kan demonstreres med en blyklokke:
Man kan også gennemgå forsøg med superledere. Superledere til undervisningsbrug køles typisk ned med flydende kvælstof:
Som afslutning på et undervisningsforløb med flydende kvælstof kan man for eksempel lave flødeis med flydende kvælstof. Forsøget er selvfølgelig populært, men det viser også, at man faktisk kan bruge flydende kvælstof til noget praktisk. I industrien anvendes det som kølemiddel i utallige sammenhænge: |
Flydende kvælstof, Forsøg med |
| FYSIKBASEN.DK er sidst opdateret søndag den 10. august 2008, klokken 19:44. |