science >> Wetenschap >  >> Fysica

Het effect van temperatuur op bellenoplossing

Temperatuur is een van de vele factoren die van invloed zijn op gas (bijvoorbeeld bubbels) in oplossing. Andere factoren zijn atmosferische druk, chemische samenstelling van de oplossing (bijvoorbeeld zeep), zachtheid of hardheid van het water en oppervlaktespanning. Voor koolzuurhoudende dranken zoals champagne, die in flessen wordt gefermenteerd in koele kelders, veroorzaakt een snelle temperatuurstijging explosieve kracht wanneer de kurk wordt gepoft.

Gassen in oplossing

Naarmate de temperatuur stijgt, de oplosbaarheid van gas in oplossing neemt af. Voor opgeloste koolstofdioxide betekent dit dat een oplossing die opwarmt van 30 tot 60 graden Celsius, half zoveel gas kan bevatten. De verklaring voor dit fenomeen is dat hogere temperaturen leiden tot meer kinetische energie en dus tot meer dampdruk en het verbreken van intermoleculaire bindingen. Volgens de wet van Henry is de oplosbaarheid van een gas in een vloeistof rechtevenredig met de druk van het gas boven het oppervlak van de oplossing; dus, hoe minder atmosferische druk, hoe minder gas in oplossing.

Zeepbellen

Zeepbellen hebben de neiging om in warmer water te vallen. De reden hiervoor is dat de oppervlaktespanning afneemt naarmate de temperatuur stijgt en de hoeveelheid zeep afneemt. De bel is ook onderhevig aan verdamping bij hogere temperaturen; als het water verdampt, breekt de bubbel gemakkelijker. Volgens het principe van Bernoulli beïnvloedt druk de levensduur van bubbels: die geproduceerd op een wazige, hete en vochtige dag zullen eerder opkomen dan die gevormd op een koude, heldere dag, wanneer er minder atmosferische druk is. Eén bubbeldeskundige stelt voor de oplossing te bevriezen voordat deze wordt gebruikt om de verdampingstijd te vertragen.

Taste of Bubble Solutions

Koolzuurhoudende dranken (zoals frisdrank, bier en champagne) worden onder druk gebotteld in om de hoeveelheid opgelost koolstofdioxide in de oplossing te verhogen, legt Virtual Chembook van Elmhurst College uit. Als u de fles eenmaal opent, verlaagt u de druk boven de oplossing, die bruist en gaat kooldioxide-bruisen lekken. Hoe hoger de buitentemperatuur, hoe sneller het verlies aan opgelost koolstofdioxide. Wanneer frisdrank wordt weggelaten om plat te gaan, verliest het niet alleen zijn kooldioxidebubbels, maar ook zijn smaak. Hetzelfde gebeurt met water dat wordt gekookt - het verliest ook zijn smaak samen met zijn gas in oplossing, in dit geval zuurstof.

Toepassingen

Voor het verwijderen van gesuspendeerde vaste stoffen, vet, olie en andere afvalstoffen uit water, opgeloste lucht of gas, flotatie wordt veel gebruikt. Microscopische luchtbellen verbinden zich met de deeltjes in suspensie en brengen ze naar de oppervlakte, waar ze kunnen worden verwijderd. Bij het duiken is het beheersen van de vorming van stikstofbellen in het lichaam van de duiker, gebaseerd op veranderingen in temperatuur en druk, essentieel om dodelijke uitzetting van stikstofgasbellen te voorkomen. Aldus werd het bubble-model met gereduceerde gradiënt ontwikkeld als een algoritme voor veilige decompressie tijdens het stijgen naar het wateroppervlak