Sólin Sólin Rís 04:06 • sest 22:44 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 00:18 • Sest 04:02 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 06:54 • Síðdegis: 19:19 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 00:55 • Síðdegis: 13:05 í Reykjavík

Af hverju er hægt að þjappa lofti saman en ekki vatni?

Emelía Eiríksdóttir

Hér er einnig svarað spurningunni:
Er hægt að þjappa vökva, líkt og lofti?

Loftið í kringum okkur inniheldur um 78% köfnunarefni og 21% súrefni, auk annarra lofttegunda sem eru um 1%. Það sem einkennir loft (ekki bara andrúmsloftið heldur líka hreinar lofttegundir) er að það er afar gljúpt, það er að segja rúmmál sameindanna er aðeins lítill hluti af rúmmáli loftsins. Sameindirnar í loftinu eru nefnilega afar litlar og langt á milli þeirra og því er ekkert efni í megninu af rýminu í loftinu. Vegna þessa er hægt að þjappa loftinu gríðarlega mikið, það er minnka rúmmálið með því að færa sameindirnar í loftinu nær hverri annarri.

Sameindir lofts í vökvaham eru hins vegar frekar þétt upp við hver aðra og því lítið rými milli þeirra. Það er því ekki hægt að þjappa þeim mikið saman. Til að glöggva okkur aðeins betur á því hversu mikill munur er á rúmmáli andrúmslofts í gasham og í vökvaham getum við borið saman eðlismassa þeirra. Eðlismassi andrúmsloftsins í gasham (við 20°C) er 1,205 g/l á meðan eðlismassi andrúmsloftsins í vökvaham (við -194°C) er 870 g/l. Munurinn er 722-faldur og því ætti að vera hægt að þjappa 1 lítra af andrúmslofti niður í 1,4 ml af vökva með því að kæla það niður í -194°C. Einnig er hægt að þjappa loftinu með öflugri pumpu en það kostar heilmikla orku.

Hver vatnssameind í vökvaham er frekar þétt upp við aðrar vatnssameindir því það ríkja aðdráttarkraftar, sem kallast vetnistengi, milli sameindanna sem draga þær hver að annarri. Vetnistengin eru samt það veik að þau brotna og myndast í sífellu og þess vegna geta vatnssameindirnar verið á hreyfingu innan vatnsins. Það er því svolítið rými milli vatnssameindanna sem gefur færi á að þrýsta sameindum vatns örlítið saman, ekki þó mikið og auk þess krefst samþjöppunin mikillar orku. Sama gildir um aðra vökva, þó það séu ekki endilega vetnistengi milli sameindanna heldur aðrir (veikari) aðdráttarkraftar sem halda þeim saman. Það er síðan háð vökvanum hversu mikið er hægt að þjappa honum saman.

Myndin gefur hugmynd um hvernig sameindir fasts efnis, vökva og lofts raða sér. Sameindir fasts efnis raða sér reglulega upp og geta ekki færst úr stað, sameindir vökva geta hreyfst innan vökvans og sameindir lofts hreyfast um allt rýmið sem þær eru í. Mikið rými er milli sameinda í gasham en mun minna milli sameinda í vökvaham. Almennt er eðlismassi efna mestur í storkuham (þ.e. á föstu formi), því þá eru sameindirnar pakkaðar þéttast og því minnsta rýmið milli sameindanna. Undantekning á þessu er vatn þar sem það er eðlisþyngst (sameindirnar pakkast þéttast) við 4°C þó að vatn frjósi (fari í storkuham) við 0°C.

Heimildir og mynd:

Höfundur

Emelía Eiríksdóttir

efnafræðingur og starfsmaður Vísindavefsins

Útgáfudagur

25.3.2022

Spyrjandi

Jóhanna Rannveig Jónsdóttir, Gunnar Benediktsson

Tilvísun

Emelía Eiríksdóttir. „Af hverju er hægt að þjappa lofti saman en ekki vatni?“ Vísindavefurinn, 25. mars 2022. Sótt 17. maí 2022. http://visindavefur.is/svar.php?id=78395.

Emelía Eiríksdóttir. (2022, 25. mars). Af hverju er hægt að þjappa lofti saman en ekki vatni? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=78395

Emelía Eiríksdóttir. „Af hverju er hægt að þjappa lofti saman en ekki vatni?“ Vísindavefurinn. 25. mar. 2022. Vefsíða. 17. maí. 2022. <http://visindavefur.is/svar.php?id=78395>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Af hverju er hægt að þjappa lofti saman en ekki vatni?
Hér er einnig svarað spurningunni:

Er hægt að þjappa vökva, líkt og lofti?

Loftið í kringum okkur inniheldur um 78% köfnunarefni og 21% súrefni, auk annarra lofttegunda sem eru um 1%. Það sem einkennir loft (ekki bara andrúmsloftið heldur líka hreinar lofttegundir) er að það er afar gljúpt, það er að segja rúmmál sameindanna er aðeins lítill hluti af rúmmáli loftsins. Sameindirnar í loftinu eru nefnilega afar litlar og langt á milli þeirra og því er ekkert efni í megninu af rýminu í loftinu. Vegna þessa er hægt að þjappa loftinu gríðarlega mikið, það er minnka rúmmálið með því að færa sameindirnar í loftinu nær hverri annarri.

Sameindir lofts í vökvaham eru hins vegar frekar þétt upp við hver aðra og því lítið rými milli þeirra. Það er því ekki hægt að þjappa þeim mikið saman. Til að glöggva okkur aðeins betur á því hversu mikill munur er á rúmmáli andrúmslofts í gasham og í vökvaham getum við borið saman eðlismassa þeirra. Eðlismassi andrúmsloftsins í gasham (við 20°C) er 1,205 g/l á meðan eðlismassi andrúmsloftsins í vökvaham (við -194°C) er 870 g/l. Munurinn er 722-faldur og því ætti að vera hægt að þjappa 1 lítra af andrúmslofti niður í 1,4 ml af vökva með því að kæla það niður í -194°C. Einnig er hægt að þjappa loftinu með öflugri pumpu en það kostar heilmikla orku.

Hver vatnssameind í vökvaham er frekar þétt upp við aðrar vatnssameindir því það ríkja aðdráttarkraftar, sem kallast vetnistengi, milli sameindanna sem draga þær hver að annarri. Vetnistengin eru samt það veik að þau brotna og myndast í sífellu og þess vegna geta vatnssameindirnar verið á hreyfingu innan vatnsins. Það er því svolítið rými milli vatnssameindanna sem gefur færi á að þrýsta sameindum vatns örlítið saman, ekki þó mikið og auk þess krefst samþjöppunin mikillar orku. Sama gildir um aðra vökva, þó það séu ekki endilega vetnistengi milli sameindanna heldur aðrir (veikari) aðdráttarkraftar sem halda þeim saman. Það er síðan háð vökvanum hversu mikið er hægt að þjappa honum saman.

Myndin gefur hugmynd um hvernig sameindir fasts efnis, vökva og lofts raða sér. Sameindir fasts efnis raða sér reglulega upp og geta ekki færst úr stað, sameindir vökva geta hreyfst innan vökvans og sameindir lofts hreyfast um allt rýmið sem þær eru í. Mikið rými er milli sameinda í gasham en mun minna milli sameinda í vökvaham. Almennt er eðlismassi efna mestur í storkuham (þ.e. á föstu formi), því þá eru sameindirnar pakkaðar þéttast og því minnsta rýmið milli sameindanna. Undantekning á þessu er vatn þar sem það er eðlisþyngst (sameindirnar pakkast þéttast) við 4°C þó að vatn frjósi (fari í storkuham) við 0°C.

Heimildir og mynd:

...