Af hverju setjast dropar utan á glas þegar köldu vatni er hellt í það?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Af hverju setjast dropar utan á glas þegar köldu vatni er hellt í það?
Upprunalega spurningin var:

Af hverju verður glas blautt (rakt) að utan þegar kalt vatn er sett í það?

Andrúmsloftið er að langmestu leyti köfnunarefni og súrefni en önnur efni finnast þar líka, þar á meðal vatnssameindir. Þetta vatn ferðast um heiminn, gufar upp, myndar ský, fellur svo til jarðar sem rigning eða snjór, frýs stundum og þiðnar og gufar aftur upp. Vatnið fer sem sagt í fastan ham, vökvaham og gasham til skiptis eftir hitastigi í loftinu.

Rétt eins og hægt er að láta vatn á vökvaformi gufa upp með því að hita það, er hægt að snúa ferlinu við, kæla vatnsgufuna og endurheimta þannig vatn í vökvaham. Venjulega verðum við ekki vör við vatnið í loftinu þegar það er í gasham, þar sem við hvorki sjáum það né finnum af því lykt. Það eru hins vegar nokkrar vísbendingar í daglegu lífi sem minna okkur á að andrúmsloftið inniheldur vatn, til dæmis þegar dropar myndast á kældu yfirborði. Skoðum hvað gerist.

Sameindir í loftinu eru í gasham því hreyfiorka (e. kinetic energy) þeirra er sterkari en aðdráttarkraftarnir milli sameindanna; aðdráttarkraftarnir draga sameindirnar saman en hreyfiorka þeirra ýtir þeim í sundur. Þegar loftið er stöðugt kælt niður minnkar hreyfiorka sameindanna. Lækki lofthitinn nógu mikið kemur að því að sameindir sem rekast saman hafa ekki næga hreyfiorku til að slíta sig hver frá annarri; aðdráttarkraftarnir milli þeirra eru þá orðnir sterkari en hreyfiorkan og ná að halda sameindunum saman. Í vatni kallast þessir aðdráttarkraftar vetnistengi og eru þeir með sterkustu aðdráttarkröftum sem ríkja milli sameinda. Þegar fleiri og fleiri vatnssameindir í loftinu koma saman vegna þess að loftið kólnar, kemur að því að sameindirnar verða sjáanlegar sem vatn í vökvaham. Þegar efni í gasham fer í vökvaham, kallast það þétting (e. condensation).

Þetta er einmitt það sem gerist þegar ísköldu vatni er hellt í glas. Þá kólnar glasið sjálft og yfirborð þess kælir loftið sem umlykur glasið. Það hægist á hraða vatnssameindanna í loftinu við glasið, þær rekast á glasið og þjappast þar saman þar til nægilega mikið verður af þeim til að við sjáum þær sem vatn. Þétting vatns á glasinu sést enn fremur ef ísmoli er í vatninu, því þá kólnar glasið meira og hraðar og helst lengur kalt.

Við verðum oft vör við sama fyrirbæri undir öðrum kringumstæðum, til dæmis:

• Þegar við opnum frysti, en þá myndast oft gufa næst frystinum. Kalt loft úr frystinum kælir þá heita loftið í kring sem verður til þess að vatnið í loftinu myndar fjölmarga, örlitla dropa sem þó eru nægilega stórir til að við sjáum þá.
• Við myndun þoku. Þá hefur lofthitinn lækkað og vatnið í loftinu þéttist í örlitla dropa.
• Þegar við öndum í miklum kulda. Þá mætir heitur andardrátturinn kalda loftinu, hann kólnar og vatnsgufan í honum þéttist í örlitla sýnilega dropa.
• Hvíta rákin á eftir flugvélum. Þegar heita loftið úr hreyflum flugvélanna kólnar snögglega í háloftunum (þar er alltaf kalt) myndast vatnsdropar.

Heimildir og myndir:

• Intermolecular Forces - Chemestry - Lumenlearning.com. (Sótt 5.1.2022).
• Investigating and Questioning Our World through Science and Technology. (2017). How can I smell things from a distance? (Sótt 5.1.2022).
• Pxhere.com. (Sótt 5.1.2022).

...