Nee, ik heb het over het ordinaire koken van water als er geen zwaartekracht is.
Jaren aan een stuk heb ik leerlingen naar het koken van water laten kijken.
Hoe onnozel dit ook lijkt, daar is heel wat van te leren.
Je moet dat ook maar eens aandachtig observeren door een pan water op het vuur te zetten en je tijd te nemen.
Van zodra je de pan water begint te verwarmen, zie je op de bodem en aan de zijkanten gasbelletjes ontstaan, die groeien, loskomen en naar de oppervlakte stijgen.
Dit zijn geen bellen waterdamp, maar bellen opgeloste lucht (zuurstof, stikstof,…). Dit soort bellen zie je bijgevolg nooit als je 100% zuiver water kookt, want daar zijn geen gassen in opgelost.
Als je leidingwater kookt zie je ze natuurlijk wel. Maar na een tijdje zijn ze verdwenen.
Als je het gasvrije water blijft verwarmen, zie je hier en daar, op de plaats waar je verwarmt (meestal de bodem, tenzij je een verwarmspiraal gebruikt), nieuwe belletjes ontstaan.
Ook die groeien, komen los en stijgen naar de oppervlakte en barsten open.
Maar dit keer zijn het geen bellen opgeloste lucht! Dit keer zijn het waterdampbellen!
Waar de temperatuur hoog is, kan het water plaatselijk verdampen en een belletje waterdamp vormen. Dat belletje groeit en stijgt naar het oppervlak.
Dat de bellen naar de oppervlakte stijgen komt door het feit dat de bellen een kleinere dichtheid hebben dan het omringende water: het dichtere water wordt door de aardse zwaartekracht sterker aangetrokken en daalt dus. De bellen worden naar omhoog geduwd. We zien ze stijgen.
En tezelfdertijd gebeurt er nog iets.
Door het opwarmen zetten de onderste waterlagen uit. Daardoor krijgen ze een kleinere dichtheid dan de bovenste lagen.
Onder invloed van de zwaartekracht dalen de bovenste lagen en stijgen de onderste lagen. In het water ontstaat een stroming.
In de fysica spreekt men van convectiestroming.
Als we blijven verwarmen gaan zich nu overal in de vloeistof dampbellen vormen. Door de hogere temperatuur wordt de druk in die bellen even hoog is als de druk van de omgevende vloeistof. Die bellen barsten overal in de vloeistof open. Het water kookt.
Als die hele uitleg hierboven klopt zou het koken van water in de ruimte, waar er geen zwaartekracht is, totaal anders moeten verlopen: geen stijgende dampbellen, geen convectiestromen.
Uiteraard hebben astronauten dat getest.
En NASA heeft een filmpje vrijgegeven waarin je ziet hoe verschillend water kookt onder invloed van de zwaartekracht (1 g) en in de (quasi) afwezigheid van zwaartekracht (micro g).
En inderdaad: zonder zwaartekracht stijgen er geen dampbellen op, maar er vormt zich één grote dampbel, die niet stijgt, maar in de buurt van het verwarmingselement blijft.
Je ziet ook hoe de grote dampbel alle kleine belletjes in haar omgeving opslokt.
Dat laatste zie je nog beter als je op het tweede beeld hieronder klikt. Je ziet dan een vóór- en zijaanzicht.
Je ziet dus maar dat “het (kokend) warm water uitvinden” nog zo simpel niet is.
Geen opmerkingen:
Een reactie posten