Joomla Free Template by FatCow Hosting

Bubbles, reageerbuis met water vacumeren

Hoofdcategorie: experiments Categorie: Raadsels Gepubliceerd: maandag 03 september 2018

Artikelindex

Gebruikerswaardering: 5 / 5

Ster actiefSter actiefSter actiefSter actiefSter actief
 
Koud water laten koken door vacuum met spuit en reageerbuis

Door aan de spuit te trekken, trek je het water uit elkaar. Als er niets zou zijn om de ruimte op te vullen, zouden er vacuümbellen ontstaan. Echter, bij zo'n lage druk verdampt water heel gemakkelijk. Er springen dus meteen watermoleculen in dampvorm in de lege ruimte waardoor je nooit een echt vacuüm krijgt. 

Tip: herhaal de proef met koud water (20 ⁰C). Er ontstaan nu geen bubbles omdat het water nu te koud is om te kunnen koken. Maar, je kunt uit deze proef afleiden dat er geen zichtbare bubbles ontstaan door de verdamping van in water opgeloste zuurstof, want dan zouden deze nu ook moeten ontstaan. Wel ontstaat er lege ruimte in de spuit. Die lege ruimte zou je kunnen beschouwen als een vacuüm, ware het niet dat het nooit een absoluut vacuüm kan zijn omdat ook nu geldt dat er zich altijd wel een kleine hoeveelheid water- of zuurstofmoleculen in dit "vacuüm" bevinden. En als een vacuüm niet absoluut vacuüm is, is het geen vacuüm meer.

In water zit zuurstof opgelost. Dat is zuurstof in vloeibare vorm die vissen met hun kiewen kunnen opnemen. Op dat moment dat zich (water-)dampbellen vormen zullen ongetwijfeld ook zuurstofatomen verdampen en klein deel uitmaken van de bubbles. Maar dat aandeel is zo klein. Zonder de aanwezigheid van waterdamp in de bubbles, zou je geen bubbles krijgen. Antwoord B is dus ook een heel klein beetje waar, maar niet genoeg om het goed te rekenen.

  1. Het water kookt: in de bubbels zit waterdamp.
  2. Zuurstof die voorheen opgelost zat in het water, komt vrij en vormt bubbels.
  3. Water = H2O. Door het zuigen splitst het water zich op in H (waterstof) en O (zuurstof) moleculen. Deze twee gassen vormen samen de bubbels.
  4. De reageerbuis wordt vacuüm getrokken. In de bubbels zit niks. Het zijn vacuümbellen.

H2O is een heel sterke chemische verbinding. Die trek je niet zomaar uit elkaar! Bovendien: zou het wel lukken om H en O op deze manier uit elkaar te trekken, dan zou een uiterst explosief mengsel onstaan: rocketfuel!!! Antwoord C is daarom helemaal fout!

Zuurstof in water vergeleken met zuurstof in lucht...

Een leuk weetje dat ik dankzij deze proef heb opgedaan: normaal water (waarin vissen kunnen leven) bevat 7mg zuurstof per liter. Dus normaal gezond viswater bevat 7 gram per m3.

Gegeven:

  • Dichtheid van lucht = 1,29 kg /m3.
  • Dichtheid van zuurstofgas = 1,43 kg/m3.
  • Lucht bevat 21% zuurstofgas (volumeprocent)

Berekend:

  • 1 m3 lucht bevat 0,21 m3 zuurstofgas.
  • 1 m3 lucht bevat 0,21 x 1,43 kg zuurstofgas = 0,3 kg.
  • Lucht bevat dus 0,3 kg zuurstof per m3 = 300 gram /m3.

Dus als je de zuurtstofdichtheid van water vergelijkt met de zuurstofdichtheid van water, komen de vissen er bekaaid vanaf! Lucht bevat wel 43x zoveel zuurstof dan water. Heb respect voor visjes!!!

Waarschuwing:

Ik heb de proef nu enkele malen met leerlingen uitgevoerd en dat heeft al tweemaal tot scherven geleid. Er is kracht nodig om de spuit uit te trekken. En eenmaal uitgetrokken heb je een gasveer in handen die neigt tot samenklappen. Dus als de leerling de spuit ongecontroleert loslaat (per ongeluk of met opzet), kan de reageerbuis uit elkaar klappen. Van snelheid plotseling naar stilstand, dat geeft een enorme drukpiek.Het is volgens mij niet zo dat het glas dan in het rond vliegt, maar je zit wel met scherven en nattigheid.

Destructief onderzoekje

Voor alle duidelijkheid: de opstelling sneuvelt alleen als je de spuit ongecontroleerd los laat. En omdat ik graag vooraf weet wat dan het gevolg is, heb ik dit onderzoekje gedaan en de bevindingen beschreven. Ik liet dus bewust de spuit ongecontroleerd los.

  • Dat probeerde ik nu met een reageerbuis van hogere kwaliteit. Volgens onze scheikunde-toa zijn die reageerbuizen een stuk sterker. Helaas klapte deze reageerbuis ook. 
  • De volgende poging is met een zelf afgezaagde en afgedichte transparante PVC-pijp als reageerbuis. Resultaat: deze pijp blijft heel. De onderste kurk blijft zitten. Maar het gaat niet helemaal perfect... Het probleem veroorzaakt door de drukpiek, wordt nu verplaatst: spuit en de rest komen geregeld van elkaar los. Dat is niet gevaarlijk, maar nu moet je de opstelling telkens repareren. En bij mijn laatste poging klapte de spuit uit elkaar. Ook niet gevaarlijk, want de spuit is gemaakt van kunststof.
  • Bovendien laat ik de proef nu uitvoeren in een andere transparante pijp in een transparante bak, zodat glas of PVC en water in de bak terecht komt, mocht de reageerbuis alsnog sneuvelen.
  • Ik overweeg leerlingen een veiligheidsbril op te laten zetten bij deze proef, maar liever gebruik ik in plaats daarvan de tweede pijp.
  • Ik overweeg ook om een luchtbel in de reageerbuis te laten, maar dat vindt ik educatief gezien een behoorlijke afzwakking van mijn experiment: je wil de leerling liefst laten zien dat er bij aanvang alleen water in de spuit zit.

 opstelling1

 

 

Hits: 4907

Doel

Physicsexperiments.org wil docenten, TOA's en leerlingen natuurkunde inspireren. Physicsexperiments.org is een verzameling Natuur­kunde Experimenten. Elk experiment, simpel of gecompliceerd, verdient aandacht.

Vind je mijn initiatief positief en heb je een suggesties? Graag!!! Ik sta altijd open voor nieuwe ideeën, voor verbeteringen en aanvullingen.

Je collega-TOA Lennart

 

VERANTWOORDING/DISCLAIMER:

Het is altijd uw eigen verantwoordelijkheid om veilig te werken en om risico's in te schatten. De maker van physicsexperiments kan niet aansprakelijk worden gesteld voor fouten op de website die kunnen leiden tot ongelukken.