5 svar
2136 visningar
Valliu behöver inte mer hjälp
Valliu 52
Postad: 13 nov 2021 16:09 Redigerad: 13 nov 2021 16:14

Vatten som närmar sig kokpunkt

Varför dalar grafen när den närmar sig kokpunkten? Är förklaringen att vattnet förångas mer närmare kokpunkten och att detta har en kylande effekt på vätskan? Skulle man kunna säga spisens nyttiga effekt minskar då en större energimängd förloras vid förångningen? Vet att det är vattnet som gör sig av med energin, men om man skulle dra en linje mellan de sista 3 punkterna skulle spisens effekt visa sig ännu lägre än mellan de första 12 punkterna.

Groblix 405
Postad: 13 nov 2021 16:18

Vid 100°C övergår vattnet till vattenånga. Först går energi åt att värma vattnet. När vattnet nått 100 grader celsius kommer energi istället användas till att "skapa" vattenånga. Temperaturen stiger inte utan vattnet övergår bara till vattenånga. Jämför med din graf, vad blir kokpunkten i kelvin?

Valliu 52
Postad: 13 nov 2021 16:22 Redigerad: 13 nov 2021 16:29

Men det ser ut som den dalar redan från 366 kelvin (93 grader C), har det då att göra med att det är värme som går förlorat på annat sätt än via förångning? Tänker på att värmeenergi alltid flödar från ett varmare område till ett kallare. Kokar jag vatten med lock går det liksom snabbare.

SeriousCephalopod 2696
Postad: 13 nov 2021 16:53 Redigerad: 13 nov 2021 17:02

edit:

Varför dalar grafen när den närmar sig kokpunkten? Är förklaringen att vattnet förångas mer närmare kokpunkten och att detta har en kylande effekt på vätskan? 

Detta är i princip förklaringen. Ja. Glömde citera dig och poängtera att min inlägg är en utveckling/nyansering av den förklaringen.

Inlägget:

'Att vatten kokar vid 100 grader' är en klassisk bit av fakta man lär sig tidigt (och som är sann). 

Vad man dock måste hålla isär är att förångning (övergången mellan flytande och gasformig fas) inte är samma sak sak som kokning. En flytande vattenmängd i kontakt med en omättad atmosfär kommer att förångas även om dess temperatur är under 100 grader. När vatten förångas under kokningstemperaturen så brukar man bara kalla det för avdunstning och är vad vi upplever när vatten på vår hud förångas. 

All form av förångning, kallar man det kokning eller avdunstning kräver en omvandling av energi och att energi lämnar systemet. Vid kokning så kommer denna värme från värmekällan (kokplattan) och vid lågintensiv avdunstning tas denna energi från vätskans interna energi och leder till en minskning i temperatur, vilket man med vatten på huden upplever som att huden blir kall. Man måste förstå detta annars så gör man galna logikhopp så som att vattenytan på rumstempererat vatten skulle ha temperaturen 100 grader bara för att det avdunstar vilket vire galet (och är fel)

Till poängen:

Vad kokning är som fenomen är en extrem form avdunstning. Hastigheten med vilken en vattenmängd (i ett öppet kärl) avdunstar beror av lufttryck, hur mättad luften är och hur nära vattenmängdens temperatur är kokningstemperaturen. Ju närmare temperaturen är kokpunkten ju snabbare förångas vätskan i meningen mängden vatten som fasövergår per tidsenhet. Det som är speciellt med kokpunkten är att vid den temperaturen är förångningshastigheten effektivt oändlig.

Kokning som fenomen är samma som avdunstning men där 'avdunstningshastigheten' blir närmast oändligt stor.

Ta ett glas vatten. Vid 20 grader kanske 1g förångas per timmer. Vid 80 grader förångas kanske 10g/h men vid 95 grader förångas 50 g/h och vid 99 grader 100 000 g per timme(!). Siffrorna är här påhittade men detta fenomen att hastigheten med vilket vatten förångas beror av temperatur är bekant från att man kan se ånga(dimma) stiga från varmt té men inte kallt té.

Vid 100 grader förångas vatten så pass snabbt att dess temperatur i praktiken inte kan pressas förbi 100 grader.***

Vad vi förmodligen ser i din graf är detta fenomen där avdunstningsgraden (massan vatten som avdunstar per tidsenhet) börjat bli så hög att att systemet börjar förlora värme med en hastighet som är jämförbar med mängden man tillför. Detta skedde även vid låg temperatur men var inte märkbart. 

***i verkligheten är kokande vatten i ett metastabilt tillstånd där temperaturen i delar av vätskan kan bli något högre än 100 grader.

Valliu 52
Postad: 13 nov 2021 17:24

Tack så mycket för ett så bra och utförligt svar!

SeriousCephalopod 2696
Postad: 13 nov 2021 17:33

Tack.

Ska även tillägga att värmeförluster även sker genom andra effekter än avdunstning men då den observerade effekten sker i anknytning till 100 C / 373 K så så borde avdunstningshastighet vara den primära förklaringen.

Andra effekter är värmeförlust till omgivning genom kärlets väggar genom värmeledning och konvektion (luftströmmar) vid kärlets utsida. Dessa blir också större när temperaturen ökar men är beroende av temperaturskillnaden mellan vätska och omgivning (vattentemp - rumstemperatur) och har därmed inget specifikt med koktemperaturen att göra.

Svara
Close