FoodPro Preloader

Chilling Science: Evaporative Cooling with Liquids


Nå er det kult! Lær hvordan du kjøler det ned med fordampning. Nøkkelkonsepter fysikk fordampning Varmeoverføring Temperatur Introduksjon Har du noen gang lurt på hvorfor vi svetter når vårt miljø er varmt eller når vi trener? Svetting er en livreddende strategi som avkjøler kroppen og opprettholder temperaturen. Uten å sv

Nå er det kult! Lær hvordan du kjøler det ned med fordampning.

Nøkkelkonsepter
fysikk
fordampning
Varmeoverføring
Temperatur

Introduksjon
Har du noen gang lurt på hvorfor vi svetter når vårt miljø er varmt eller når vi trener? Svetting er en livreddende strategi som avkjøler kroppen og opprettholder temperaturen. Uten å svette, kan kroppen ikke regulere temperaturen, noe som kan føre til overoppheting eller til og med varmeslag. Men hvorfor har svette en kjøleeffekt? Svaret er fordampende kjøling. Vri en væske som svette fra flytende tilstand til en gass krever energi. Denne energien er tatt fra kroppen vår, eller svette, i form av varme. Den resulterende varmeoverføringen fører til ønsket kjøleeffekt. I denne aktiviteten kan du observere denne kjølevæsken i action-klar for å bli kul?

Bakgrunn
Prosessen med å skifte en væske inn i gassformen kalles fordampning. Hver væske kan omdannes til en gass hvis det tilføres væske i form av varme nok energi. Energien som trengs for transformasjonen er kjent som fordampningsvarmen. Hvor mye energi du trenger, avhenger av faktorer som type væske eller omgivende temperatur. Hvis det allerede er veldig varmt ute, trenger du mindre energi for å fordampe en væske; Hvis det er veldig kaldt, trenger du mer.

For å bli en gass må molekylene som holdes sammen inne i væsken bryte seg fri for å komme inn i luften. Dette betyr at hydrogenbindingene som holder molekylene sammen, må brytes. Dermed er molekyler som er i stand til å danne mange hydrogenbindinger blant seg, mye vanskeligere å forvandle seg til en gass og har en høyere fordampningsvarme. Dette påvirker også kokepunkten til en væske. Molekyler som tiltrekker seg hverandre veldig sterkt, begynner å koke ved høyere temperaturer sammenlignet med de som har svake attraksjoner. Et lavere kokepunkt betyr generelt at en væske vil fordampe raskere. Vann, for eksempel med ett oksygen og to hydrogenatomer, kan danne to hydrogenbindinger per molekyl. Fordampningsvarmen er 2.260 joules per gram, eller 541 kalorier per gram, og det begynner å kokes ved 100 grader Celsius (212 grader Fahrenheit).

Kroppen din bruker fordampingsprosessen når du svetter. Svette, som består av 90 prosent vann, begynner å fordampe. Den nødvendige fordampningsvarmen blir ekstrahert fra svetten selv, noe som fører til en varmeoverføring fra væsken til gassformet tilstand. Dette resulterer i en kjøleeffekt (kalt fordampningskjøling) som bidrar til å opprettholde kroppstemperatur og avkjøler kroppen når den blir for varm. Graden av kjøling er avhengig av fordampningshastigheten og fordampningsvarmen. I denne aktiviteten finner du ut hvilken væske som har større kjølekraft: å gni alkohol eller vann. Hva tror du vil avkjøles mer når det fordampes?

materialer

  • Gni alkohol
  • Vann
  • To små kopper eller boller
  • Spiseskje
  • Pipet eller medisinsk dropper

Forberedelse

  • Fyll en liten kopp eller bolle med en ss vann.
  • Fyll den andre lille koppen eller bolle med en spiseskje gnidningsalkohol.

Fremgangsmåte

  • Sug opp noe vann fra den første bolleen (vann) ved hjelp av pipetten eller medisinsk dropper.
  • Ta forsiktig en eller to dråper på baksiden av hånden og spred væsken med fingrene. Når vannet berører huden din, hvordan føles det?
  • Blås mykt over hudområdet som du bare dekket med vann. Får huden din noe annerledes når du blåser på vannet? Kan du føle en forskjell i temperatur mens du blåser? Hvordan føles det?
  • Skyll pipetten din med litt gniddende alkohol, og sug opp litt av alkoholen med pipetten.
  • Slipp den samme mengden væske på baksiden av den andre hånden og spred væsken med fingrene. Føler alkoholen forskjellig når den berører huden din? Hvordan?
  • Igjen, blåse over området på hånden din hvor du legger alkoholen . Hvilken følelse føler du? Føler hånden din varmere eller kjøligere sammenlignet med vann når du blåser på væsken? Kan du tenke på en grunn hvorfor?
  • Ekstra : Finn ut hvor raskt rubbing av alkohol og vann fordampes. Sett den samme (små) mengden vann og gni alkohol i to forskjellige kopper og plasser dem begge i solen. Vær oppmerksom på hvor lang tid det tar for væskene å fordampe helt. (Avhengig av hvor varmt det er, kan dette ta litt tid.) Hvilken væske fordamper raskere? Du kan selv bestemme fordampningshastigheten ved å veie koppene i begynnelsen og gjennom hele eksperimentet for å finne ut hvor mye vann går tapt på grunn av fordampning.

Observasjoner og resultater
Føles du kjølevann av vann og gni alkohol? Begge væskene må føles kalde på huden din. Å blåse på den våte hånden hjelper vannet og alkoholen til å fordampe. Luftstrømmen støtter også varmeoverføringen vekk fra huden din. Du bør ha lagt merke til at huden din føles mye kulere når du legger gnidningsalkoholen på hånden din sammenlignet med vannet. Vannet og alkoholen begynner å fordampe når du begynner å blåse på hånden. Sammenlignet med vann har alkohol lavere fordamper. Det betyr at for samme mengde væske skjer mer varmeoverføring under fordamping av vann sammenlignet med alkoholen.

Dette passer ikke til din observasjon om at alkohol har en større kjøleeffekt enn vann. Årsaken til det er at mengden varmeoverføring også avhenger av fordampningshastigheten. Fordi alkohol fordampes med en mye raskere hastighet sammenlignet med vann på grunn av lavere koketemperatur (82 sammenlignet med 100 grader C), kan den bære mer varme fra huden. Dette betyr for en gitt tid mye mer alkohol fordamper enn vann. Du har sikkert lagt merke til dette også når du gjorde den ekstra aktiviteten ved å sette samme mengde alkohol og vann ute i solen og overvåke deres fordampningshastigheter. Andre faktorer som påvirker fordampningshastigheter er overflateareal, temperatur og luftstrøm.

Rydde opp
Skyll ubrukt rubbing av alkohol ned i vasken med rikelig med kaldt vann. Vask hendene med såpe og rengjør arbeidsområdet.

Mer å utforske
Bare hold kjeft - Hvordan fordampning påvirker oppvarming og kjøling, fra vitenskapsmedlemmer
Spesifikk varme, Varmedamp og Vannets tetthet, fra Khan-akademiet
Perspiration Kjøling av kropp, fra Hyperphysics
Varmepumpe av vann og etanol, fra Khan-akademiet
Vitenskapsaktiviteter for alle aldre !, fra Science Buddies

Denne aktiviteten brakte til deg i samarbeid med Science Buddies

Kilde for novel fugleinfluensa utbrud bestilt urentMaterialet forblir: Den evige utfordringen av søppelGolfbane som naturreservat: et sted for tiger og amfibierGiant Waves ødelegger raskt arktiske is og økosystemerGravity Measurements Bekreft Grønlands Glacier Precipitous MeltdownAmerikanske klimatdiplomater får fornyet sjanse til å finne felles jord med allierteFå feilene av genetisk modifiserte avlingerOverflodserfaring øker klimaendring