Soojusnähtused (0)

SOOJUSNÄHTUSED
Füüsika referaat
 
 
Kas vett saab keeta keevas vees?
Võtke väike klaaspurk või – kolb , valage sellesse vett ja pange pliidil olevasse puhta veega potti nii, et klaas ei puutuks vastu poti põhja; kolb tuleb muidugi riputada traatsilmusesse. Näib, et kui vesi läheb potis keema , peaks hakkama keema ka kolvis olev vesi. Kuid võite oodata nii kaua kui soovite , vee keemahakkamist kolvis ei jõua te ära oodata : vesi läheb tuliseks, väga tuliseks, kuid keema ei hakka. Keev vesi pole küllalt kuum, et ajada vett kolvis keema.
Tulemus on veidi ootamatu , kuid ometi oleks võinud seda ette näha. Vee keemaajamiseks ei piisa tema kuumutamisest 100 kraadini, talle tuleb anda veel üsna tublisti soojust, et viia teda uude agregaatolekusse – auruks.
Puhas vesi keeb temperatuuril 100 C ning ükskõik kui palju me seda ka ei soojendaks, sellest kõrgemale tema temperatuur harilikes tingimustes ei tõuse. Tähendab, soojusallikas, mille abil soojendatakse kolvis olevat vett, omab temperatuuri 100 C ning suudab tõsta kolvis oleva vee temperatuuri samuti 100 C-ni. Niipea kui temperatuurid võrdsustuvad, soojust enam kastrulilt kolvile üle ei lähe.
Niisiis , soojendatakse kirjeldatud viisil vett kolvis, ei saa me anda talle seda soojuse kogust, mis on vaja tema aurustumiseks (iga 100 C-ni soojendatud veegramm vajab auruks muutumiseks veel üle 500 cal soojust). Just seepärast vesi kolvis küll soojeneb, aga keema ei hakka.
Võib tekkida küsimus, mille poolest vesi kolvis erineb kastrulis olevast veest. On ju kolvis seesama vesi, ainult ülejäänud veest eraldavad teda klaasseinad. Miks temaga ei juhtu sama mis kastrulis oleva veega?
Sellepärast et klaas takistab kolvi veel osalemast neis vooludes, mille tagajärjel seguneb kastruli vesi. Iga kastrulivee osake võib vahetult kokku puutuda anuma kuuma põhjaga, kolvivesi aga puutub kokku ainult keeva veega.
Järelikult ei saa puhta keeva veega ajada vett keema. Tarvitseb aga lisada kastrulisse peotäis soola, kui asi muutub otsekohe. Soolane vesi ei kee mitte temperatuuril 100 C, vaid veidi kõrgemal temperatuuril ja järelikult võib ta omakorda ajada keema klaaskolvis oleva puhta vee.
Kas vett saab keeta lumes?
"Kui juba keev vesi selleks ei kõlvanud, mis siis veel lumest rääkida!" võib vastata mõni lugeja. Kuid ärge kiirustage vastusega, vaid tehke parem katse sellesama klaaskolviga, mida te just kasutasite.
Täitke kolb poolest saadik veega ja sukeldage ta keevasse soolvette. Kui vesi hakkab kolvis keema, tõstke kolb kastrulist välja ja sulgege ta varem valmis pandud korgiga . Nüüd pöörake kolb ümber ja oodake , kuni keemine lakkab. Seejärel valage kolb üle keeva veega – vesi ei hakka keema. Kuid pange kolvi põhjale veidi lund või valage see lihtsalt külma veega üle ja te näete, et vesi hakkab keema…Lumi sai hakkama sellega, millega ei tulnud toime keev vesi!
Asi on seda mõistatuslikum, et käega katsudes ei tundu kolb olevat eriti kuum. Samal ajal näete oma silmaga, kuidas vesi kolvis keeb.
Tegelikult on seletud järgmine : lumi jahutas kolvi seinu, selle tulemusena tihenes aur kolvi sees veetilkadeks. Et õhk oli kolvist välja surutud juba keemise ajal, siis on vesi nüüd märksa madalama rõhu all. On aga teada, et rõhu vähenemisel keeb vedelik madalamal temperatuuril. Seega on meil kolvis küll keev vesi, kuid mitte kuum keev vesi.
Kui kolvi seinad on väga õhukesed, võib auru äkiline tihenemine kutsuda kolvis esile midagi plahvatuse taolist; välisrõhk, tasakaalustamata kolvi seest piisava vasturõhuga, võib selle katki suruda (te näete, muide, et sõna "plahvatus" pole siin omal kohal). Seepärast on parem võtta katse jaoks ümmargune kolb, et õhk rõhuks võlvikujulisele pinnale.
Kõige ohutum on taolist katset teha plekist petrooleumi- või õlinõuga. Ajanud niisuguses nõus veidi vett keema, keerake kork kõvasti peale ja valage nõu üle külma veega. Otsekohe muljub välisõhu rõhk plekkpurgi lömmi, sest aur anumas tiheneb veeks . Plekkanum läheb välisõhu rõhumise tõttu mõlki, just nagu raske vasara löögist.
  Kuum jää
On olemas imepärane asi – kuum jää. Oleme harjunud mõtlema, et vesi ei saa tahkes olekus eksisteerida kõrgemal temperatuuril kui 0 C. Inglise füüsiku P.W.Bridgmani uurimised aga näitasid, et asi pole nii : väga suure rõhu all vesi tahkestub ka temperatuuril, mis on tublisti kõrgem kui 0 C. Bridgman näitas, et võib esineda mitut sorti jääd. See jää, mida ta nimetas jääks 5, tekib kohutaval rõhul 20600 atm ja jääb tahkeks kuni temperatuurini 76 C. Niisugune jää põletaks käsi, kui me saaksime teda puudutada. Kuid just seda on võimatu teha : jää 5 tekib võimsa pressi survel parimast terasest tehtud paksuseinalises nõus. Näha või kätte võtta seda ei saa ja kuuma jää omadusi õpitakse tundma kaudsel teel.
Huvitav, et kuum jää on tihedam tavalisest , tihedam isegi veest : tema tihedus on 1,05 g/cm3. Kuum jää upuks vees, kuna harilik jää tõuseks pinnale.
Jääta "jääkapp"
Aurustumisega kaasneval jahtumisel põhineb toiduainete säilitamiseks määratud külmkapi, omamoodi jääta "jääkapi" ehitus. See on õige lihtne : puust (või veel parem – tsingitud rauast) kastis on riiulid, millele pannakse jahutatavad toiduained. Kasti ülemises osas on lame, piklik anum koos puhta külma veega; kasti tagaseinas ripub tükk lõuendit, mille üks ots ulatub vette, teine on aga alumise riiuli alla pandud anumas. Kangas imbub vett täis; veis liigub selles nagu tahti mööda pidevalt allapoole ja jahutab aeglaselt aurustudes kõiki jääta "jääkapi" osi.
Selline "jääkapp" on vaja paigutada jahedasse kohta ja igal õhtul peab vahetama vett, et see säiliks öö läbi külm ja jahutaks hästi. Nii vee nõud kui ka kanga tükk peavad loomulikult olema täiesti puhtad.
Sisukord:
Lk.1…tiitelleht
Lk.2…kas vett saab keeta keevas vees?
Lk.3…kas vett saab keeta lumes?
Lk.4…kuum jää…jääta "jääkapp"
Lk.5…sisukord…kasutatud kirjandus
Kasutatud kirjandus :
Jakov Perelman "Huvitav füüsika"