Zobrazit na úvodní stránce článků

Na začátek článku
Titulka > Modul články > gymnaziální vzdělávání > Var vody za sníženého tlaku

Ikona prakticky

Var vody za sníženého tlaku

Ikona inspirace
Autor: Jaroslav Reichl
Anotace: V praxi se můžeme setkat se situacemi, kdy voda vře při jiné teplotě, než je běžně uváděných 100 stupňů Celsia. Jednoduchým experimentem lze ukázat, že při nižším okolním tlaku vře voda při nižší teplotě.
Podpora výuky jazyka:
Klíčové kompetence:
  1. Gymnázium » Kompetence k řešení problémů » vytváří hypotézy, navrhuje postupné kroky, zvažuje využití různých postupů při řešení problému nebo ověřování hypotézy;
Očekávaný výstup:
  1. gymnaziální vzdělávání » Člověk a příroda » Fyzika » Stavba a vlastnosti látek » objasní souvislost mezi vlastnostmi látek různých skupenství a jejich vnitřní strukturou
Mezioborové přesahy a vazby: Nejsou přiřazeny žádné mezioborové přesahy.
Průřezová témata:

Nejsou přiřazena žádná průřezová témata.

Organizace řízení učební činnosti: Frontální, Skupinová, Individuální
Organizace prostorová: Školní třída, Specializovaná učebna
Nutné pomůcky: kádinka s vodou, injekční stříkačka
Klíčová slova: fyzika, var vody, var vody za sníženého tlaku, sytá pára

Text článku:

Většina lidí na zdánlivě jednoduchou otázku: „Při jaké teplotě vře voda?“ odpoví: „Při teplotě 100 stupňů Celsia.“ To je odpověď správná pouze částečně, neboť teplota varu (nejen) vody závisí podstatně na vnějším tlaku. Při nižším vnějším tlaku vře voda při nižší teplotě (a je tedy např. nemožné ve vyšších nadmořských výškách uvařit brambory), při vyšším tlaku vře při teplotě vyšší (hospodyňky znají Papinův hrnec, jaderní fyzikové znají konstrukci chladicích okruhů jaderných elektráren, v nichž dosahuje voda teploty řádově 300 stupňů Celsia). Jednoduchým experimentem lze ukázat, že při sníženém tlaku vře voda při nižší teplotě, než je 100 stupňů Celsia. 

Příprava a provedení experimentu 

Experiment by bylo vhodné provést ve dvou krocích, nicméně první krok znají žáci běžně např. z přípravy čaje ke snídani. Prvním krokem experimentu by bylo uvést do varu vodu v kádince na plotýnkovém vařiči nebo pomocí ponorného vařiče. Tímto prvním krokem je připomenout (resp. uvědomit si), že var vody je definován tak, že ode dna nádoby s vodou vystupují bubliny syté páry. Tento stav nastává pouze tehdy, dosáhne-li tlak syté páry v nádobě nad kapalinou stejné hodnoty, jakou má vnější tlak vzduchu. Při běžných podmínkách (tj. při atmosférickém tlaku) tento stav nastává při teplotě přibližně 100 stupňů Celsia. To lze ověřit teploměrem zasunutým do nádoby s ohřívanou a následně se vařící vodou.

Ke druhému kroku experimentu budeme potřebovat kádinku s vodou (kterou můžeme pro lepší názornost obarvit potravinářským barvivem) a injekční stříkačku (viz obr. 1). Injekční stříkačku lze běžně zakoupit v lékárnách nebo ve zdravotnických potřebách za několik korun.

Pomůcky nutné k experimentu
1. Pomůcky nutné k experimentu
Autor: Jaroslav Reichl

Vodu o pokojové teplotě z kádinky nasajeme do injekční stříkačky, tu v ruce otočíme pístem dolů a opatrně z ní vytlačíme všechny bublinky vzduchu, které v ní mohly zůstat. Nyní stříkačku uchopíme ve svislé poloze pístem dolů do jedné ruky tak, že palcem ucpeme výtokový otvor stříkačky a ukazováčkem a prostředníčkem (resp. prostředníčkem a prsteníčkem) téže ruky sevřeme konec trubice stříkačky. Druhou rukou uchopíme píst. Popsaný způsob držení je zobrazen na fotografii na obr. 2.

Průběh experimentu - příprava
2. Průběh experimentu – příprava
Autor: Jaroslav Reichl

Nyní zatáhneme silně a relativně prudce za píst stříkačky, přičemž výtokový otvor držíme stále ucpaný palcem. Voda v injekční stříkačce se začne vařit – ze dna injekční stříkačky (tj. od plochy pístu) budou stoupat bubliny syté páry (viz obr. 3).

Průběh experimentu - provedení
3. Průběh experimentu – provedení
Autor: Jaroslav Reichl

Poznámky k experimentu 

Tím je proveden důkaz, že při sníženém tlaku vře voda při nižší teplotě, než je 100 stupňů Celsia. Při prudkém vytažení pístu při současně ucpaném výtokovém otvoru stříkačky vznikne nad hladinou vody ve stříkačce téměř vakuum. Do něj se odpaří část vody, ale tlak takto vzniklé páry nedosáhne hodnoty atmosférického tlaku vzduchu. Skutečnost, že uvnitř injekční stříkačky je v tuto chvíli nižší tlak, než je tlak okolního vzduchu, můžeme ověřit jednoduchým experimentem: pustíme vytažený píst stříkačky a ten se vrátí zpět do stříkačky. Tento pohyb pístu je dán rozdílem sil, které působí na píst z vnější části (vzduch o normálním atmosférickém tlaku) a z vnitřní části (vzduch o nízkém tlaku).

Abychom měli jistotu, že se experiment podaří a var vody skutečně nastane, můžeme vodu před nalitím do kádinky předehřát např. v rychlovarné konvici na vyšší teplotu. Ale ne na teplotu 100 stupňů Celsia!!!Kdybychom použili příliš studenou vodu, nemuselo by se podařit dosáhnout v injekční stříkačce vytažením pístu takový podtlak vzhledem k atmosférickému tlaku, při kterém by již voda začala vřít.

Tento experiment je natolik jednoduchý a finančně nenáročný, že si jej mohou provést žáci i samostatně.

Anotované odkazy:
Příspěvek nemá přiřazeny žádné anotované odkazy.
Přiřazené DUM:
Příspěvek nemá přiřazeny žádné DUM.
Přiřazené aktivity:
Příspěvek nemá přiřazeny žádné aktivity.
 
INFO
Publikován: 26. 08. 2011
Zobrazeno: 9890krát
Hodnocení příspěvku
Hodnocení týmu RVP:
Hodnocení článku : 3

Hodnocení uživatelů:
Hodnocení článku :
Hodnotit články mohou pouze registrovaní uživatelé.

zatím nikdo Hodnocení článku : 5
zatím nikdo Hodnocení článku : 4
zatím nikdo Hodnocení článku : 3
zatím nikdo Hodnocení článku : 2
zatím nikdo Hodnocení článku : 1
Jak citovat tento materiál
REICHL, Jaroslav. Var vody za sníženého tlaku. Metodický portál: Články [online]. 26. 08. 2011, [cit. 2017-11-18]. Dostupný z WWW: <https://clanky.rvp.cz/clanek/c/G/13173/VAR-VODY-ZA-SNIZENEHO-TLAKU.html>. ISSN 1802-4785.
Doporučte materiál
Licence Licence Creative Commons

Všechny články jsou publikovány pod licencí Creative Commons.


Komentáře
1.Autor: Recenzent1Vloženo: 26. 08. 2011 09:32
Lze ocenit , že je zde navrhováno ověření poměrně důležitého fyzikálního faktu ve školních podmínkách jednoduchými, snadno dostupnými prostředky.