Hvers vegna krumpast tóm, lokuð plastflaska saman inni í ísskáp?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvers vegna krumpast tóm, lokuð plastflaska saman inni í ísskáp?
Í heild var spurningin svona:

Hvers vegna krumpast lokaða plastflaskan saman (líkist lofttæmingu) ef hún stendur tóm í ísskápnum en ekki ef ég set þó ekki væri nema smávegis vökva í hana (né heldur ef smá op er á henni)?

Svarið hefur með þéttingu lofts að gera þegar það er kælt niður. Loftið í kringum okkur er afar gljúpt, það er sameindir í loftinu taka hlutfallslega lítið pláss og megnið af rýminu inniheldur því ekkert efni. Vegna þessa er hægt að þétta loft gríðarlega mikið, það er að segja færa sameindirnar nær hver annarri og minnka þannig rúmmál loftsins.

Þegar gas/loft er hitað eykst hreyfiorka sameindanna og þær rekast oftar og harðar á aðrar sameindir. Ef loftið er í lokuðu íláti mun þrýstingurinn í ílátinu aukast og það mun þenjast út (ef það getur, til dæmis ef um blöðru er að ræða) þar til þrýstingurinn inni í ílátinu er jafn mikill og fyrir utan eða þar til ílátið getur ekki þanist meira út. Þessu er öfugt farið þegar gas er kælt, þá minnkar hreyfiorka sameindanna, þrýstingurinn inni í ílátinu minnkar og það dregst saman (ef eiginleikar ílátsins bjóða upp á það) þar til þrýstingurinn er jafn mikill og fyrir utan ílátið eða þar til það getur ekki dregist meira saman.

Plastflöskur undan gosdrykkjum og djúsum eru úr meðalstífu plasti sem hægt er að kreista saman og oftast er líka hægt að endurheimta upprunalegt form flöskunnar. Plastflöskurnar eru hins vegar ekki teygjanlegar og er ekki hægt að blása þær upp eins og blöðrur. Í tómri plastflösku er alltaf eitthvað loft. Ef við lokum plastflösku sem er við herbergishita, helst lögun hennar óbreytt því sami loftþrýstingur er í flöskunni og fyrir utan hana. Ef við stingum flöskunni inn í ísskáp kólnar loftið í flöskunni, þrýstingur þess minnkar og það leitast við að minnka rúmmál sitt með þeim afleiðingum að flaskan dregst saman. Þegar þrýstingurinn inni í flöskunni minnkar er meiri þrýstingur fyrir utan flöskuna sem hjálpar til við að þrýsta flöskunni saman. Flaskan krumpast saman þar til sami loftþrýstingur er í flöskunni og fyrir utan hana eða þar til flaskan getur ekki krumpast meira. Ef flaskan væri sett inn í frysti í svolítinn tíma myndi hún jafnvel krumpast enn meira saman. Ef flaskan er aftur sett í herbergishita eykst þrýstingurinn í henni og hún endurheimtir upprunalegt form. Þrýstingurinn inni í flöskunni er núna sá sami og áður en henni var stungið í ísskápinn enda er jafn mikið (og sama) loft í flöskunni og í byrjun tilraunarinnar.

Ef smávegis vökvi er settur í plastflöskuna og flöskunni leyft að ná herbergishita, tappinn skrúfaður kyrfilega á og henni stungið í ísskáp mun það sama gerast og hér fyrir ofan. Vökvinn dregst nánast ekkert saman við það að ná ísskápshitastigi en rúmmál loftsins, sem tekur megnið af rúmmáli plastflöskunnar, minnkar og því krumpast flaskan aðeins saman.

Ef smávegis op er á plastflöskunni þegar henni er stungið í ísskáp er alltaf jafn mikill þrýstingur inni í flöskunni og fyrir utan hana því sameindir loftsins í ísskápnum og í flöskunni geta flætt frjálst inn og út úr flöskunni. Ef við látum flöskuna ná ísskápshita, skrúfum tappann vel á, tökum flöskuna út úr ísskápnum og leyfum henni að ná herbergishita mun þrýstingurinn inni í flöskunni aukast og vera hærri en fyrir utan flöskuna. Flaskan mun þá verða mjög hörð viðkomu því hún getur ekki þanist út eins og blaðra.

Heimild og mynd:

• Gaslögmálið - Efnafræði.is. (Sótt 16.3.2022).
• Mynd: EDS.

...