Chilling Science: Fordampende køling med væsker


Nu er det sejt! Lær hvordan man køler det ned med fordampning. Nøglekoncepter Fysik fordampning Varmeoverførsel Temperatur Introduktion Har du nogensinde spekuleret på, hvorfor vi sveder, når vores miljø er varmt eller når vi træner? Sved er en livreddende strategi, der afkøler kroppen og opretholder sin temperatur. Uden sve

Nu er det sejt! Lær hvordan man køler det ned med fordampning.

Nøglekoncepter
Fysik
fordampning
Varmeoverførsel
Temperatur

Introduktion
Har du nogensinde spekuleret på, hvorfor vi sveder, når vores miljø er varmt eller når vi træner? Sved er en livreddende strategi, der afkøler kroppen og opretholder sin temperatur. Uden sveden kan kroppen ikke regulere dens temperatur, hvilket kan føre til overophedning eller endda varmeafstødning. Men hvorfor har svedtendens en køleeffekt? Svaret er fordampningskøling. At dreje en væske som sved fra sin flydende tilstand til en gas kræver energi. Denne energi er taget fra vores krop, eller sved, i form af varme. Den resulterende varmeoverførsel fører til den ønskede afkølingseffekt. I denne aktivitet kan du observere denne kølekraft i aktion - klar til at blive kølig?

Baggrund
Processen med at skifte væske til sin gasformige tilstand kaldes fordampning. Hver væske kan omdannes til en gas, hvis der tilføres tilstrækkelig energi til væsken i form af varme. Den nødvendige energi til transformationen er kendt som fordampningsvarmen. Hvor meget energi du har brug for afhænger af faktorer som væsketype eller omgivende temperatur. Hvis det allerede er meget varmt udenfor, skal du bruge mindre energi til at fordampe en væske; hvis det er meget koldt, vil du få brug for mere.

For at omdanne til en gas skal molekylerne, der holdes sammen inde i væsken, bryde fri for at komme ind i luften. Det betyder, at hydrogenbindinger, der holder molekylerne sammen, skal brydes. Således er molekyler, der er i stand til at danne masser af hydrogenbindinger indbyrdes, meget sværere at omdanne til en gas og har en højere fordampningsvarme. Dette påvirker også kogetemperaturen af ​​en væske. Molekyler, der tiltrækker hinanden meget stærkt, begynder at koge ved højere temperaturer sammenlignet med dem, der har svage attraktioner. Et lavere kogepunkt betyder generelt, at en væske vil fordampe hurtigere. Vand, for eksempel med et oxygen og to hydrogenatomer, kan danne to hydrogenbindinger pr. Molekyle. Inddampningsvarmen er 2.260 joules per gram, eller 541 kalorier pr. Gram, og det begynder at koge ved 100 grader Celsius (212 grader Fahrenheit).

Din krop benytter fordampningsprocessen, når du sveder. Sved, der består af 90 procent vand, begynder at fordampe. Den nødvendige fordampningsvarme udvindes fra sveden selv, hvilket fører til en varmeoverførsel fra væsken til gasformen. Dette resulterer i en køleeffekt (kaldet fordampningskøling), der hjælper med at opretholde kropstemperaturen og afkøler kroppen, når den bliver for varm. Graden af ​​afkøling afhænger af fordampningshastigheden og fordampningsvarmen. I denne aktivitet vil du finde ud af, hvilken væske der har større kølekraft: gnidning af alkohol eller vand. Hvad tror du vil afkøle mere, når det fordampes?

Materialer

  • Husholdningssprit
  • Vand
  • To små kopper eller skåle
  • tablespoon
  • Pipet eller medicinsk dropper

Forberedelse

  • Fyld en lille kop eller skål med en spiseskefuld vand.
  • Fyld den anden lille kop eller skål med en spiseskefuld gnidningsalkohol.

Procedure

  • Sug lidt vand fra den første skål (vand) ved hjælp af pipetten eller medicinsk dråber.
  • Sæt forsigtigt et eller to dråber på bagsiden af ​​vores hånd og spred væsken med fingrene. Når vandet rører ved din hud, hvordan føles det?
  • Blæse blødt over det hudområde, du lige har dækket med vand. Har din hud noget anderledes, når du springer på vandet? Kan du mærke en forskel i temperaturen mens du blæser? Hvordan føles det?
  • Skyl din pipet med lidt gnidningsalkohol og sug derefter lidt af alkoholen med din pipette.
  • Slipp den samme mængde væske på bagsiden af ​​din anden hånd og spred væsken med fingrene. Er alkoholen anderledes, når den berører din hud? Hvordan?
  • Igen blæse over området på din hånd, hvor du lægger alkoholen . Hvilken fornemmelse føler du? Er din hånd varmere eller køligere sammenlignet med vand, når du blæser på væsken? Kan du tænke på en grund hvorfor?
  • Ekstra : Find ud af, hvor hurtigt gnidning af alkohol og vand fordampes. Sæt den samme (lille) mængde vand og gnid alkohol i to forskellige kopper og læg dem begge i solen. Vær opmærksom på, hvor lang tid det tager at væskerne fordampes fuldstændigt. (Afhængigt af hvor varmt det er, kan det tage lidt tid.) Hvilken væske fordamper hurtigere? Du kan endda bestemme fordampningshastigheden ved at veje kopperne i begyndelsen og gennem hele dit eksperiment for at finde ud af, hvor meget vand går tabt på grund af fordampning.

Observationer og resultater
Fødte du vandkøling og gnidning af alkohol? Begge væsker skal føle sig kolde på din hud. At blæse på din våde hånd hjælper vandet og alkoholen til at fordampe. Luftstrømmen understøtter også varmeoverførslen væk fra din hud. Du skulle have bemærket, at din hud føles meget køligere, når du lægger gnidningsalkoholen på din hånd i forhold til vandet. Vandet og alkoholen begynder at fordampe, når du begynder at blæse på din hånd. Sammenlignet med vand har alkohol en lavere fordampningsvarme. Det betyder, at der for den samme mængde væske sker mere varmeoverførsel under fordampningen af ​​vand sammenlignet med alkoholen.

Dette passer ikke til din observation om, at alkohol har en større køleeffekt end vand. Årsagen til det er, at mængden af ​​varmeoverførsel også afhænger af fordampningshastigheden. Da alkohol fordampes meget hurtigere sammenlignet med vand på grund af dens lavere kogetemperatur (82 sammenlignet med 100 grader C), er det i stand til at transportere mere varme fra huden. Det betyder i en vis mængde tid, at meget mere alkohol fordamper end vand. Du har sikkert bemærket det også, da du gjorde den ekstra aktivitet med at lægge samme mængde alkohol og vand udenfor i solen og overvåge deres fordampningshastigheder. Andre faktorer, som påvirker fordampningshastighederne, er overfladeareal, temperatur og luftmængde.

Ryd op
Skyl enhver ubrugt gnidningsalkohol ned i vasken med rigeligt koldt vand. Vask dine hænder med sæbe og rengør dit arbejdsområde.

Mere at udforske
Bare hold cool - hvordan fordampning påvirker opvarmning og afkøling, fra science buddies
Specifik varme, fordampningsvarme og vandtæthed, fra Khan-akademiet
Perspiration Køling af krop, fra Hyperphysics
Varmedampning af vand og ethanol fra Khan Academy
Videnskabsaktiviteter for alle aldre !, fra science buddies

Denne aktivitet bragte dig i samarbejde med Science Buddies

Trump rådgivere til at diskutere Paris klimaaftaleKan en robot, et insekt eller Gud være opmærksom?Deportere planter og dyr for at beskytte dem mod klimaændringerFolk i dårlige kvarterer puster mere farlige partiklerNyligt fundet Exoplanet kan have Ring System Dwarfing SaturnusConjoined Comet: Hartley 2 maj har dannet sig fra 2 forskellige organerDen berømte "HeLa" Human Cell Line får sin DNA sekvenseretKan e-cykler skifte biler?