fysikemi.dk

Forsøg med vand !

Forsøg nr.: 81
Formål: At demonstrere opdrift i væske.
Resume: Lidt rosiner puttes i et glas med danskvand, hvor de synker ned på bunden. Efter lidt tid bevæger de sig op til overfladen, hvorefter de igen synker ned på bunden. Dette gentager sig flere gange.
Nøgleord: Kræfter, ligevægt, tyngdekraft, massefylde, opdrift, væskestatik.

Beskrivelse:

Lidt rosiner puttes i et glas med danskvand, hvor de synker ned på bunden. Her vil der dannes CO2 bobler på overfladen, og disse bobler vil bidrage til opdriften på rosinerne.

Rosiner, der lægges i danskvand, vil synke ned på bunden. Efter lidt tid dannes der CO2 bobler på overfladen, og til sidst bliver opdriften så stor, at rosinerne løftes op til toppen. Her forsvinder boblerne, og rosinerne falder igen ned på bunden.

På et tidspunkt bliver opdriften så stor, at rosinerne svæver op til overfladen. Her vil boblerne forsvinde, hvorefter rosinerne igen synker ned på bunden.

Processen vil nu gentage sig, og i praksis vil man se, at rosinerne bevæger sig op og ned i glasset gennem lang tid.

Billede af rosiner i danskvand.

Forsøget kan også laves med for eksempel pilsnerøl og peanuts. Hvis man har en dåseøl eller dåsesodavand, kan forsøget desuden laves med den lille aluminiumchip på låget af dåsen i stedet for rosiner. I stedet for sodavand og øl kan man bruge en blanding af 2 tsk. bagepulver og 1 dl eddike, som også vil udvikle CO2.

Spørgsmål og svar:

Hvorfor bliver rosinerne på bunden?

Rosinerne er sikkert for tunge. Prøv at skære dem over og brug små rosinstykker i stedet. Det kan eventuelt også hjælpe at bruge en anden sodavand, som har mere kulsyre i sig.

Udstyr og materialer:

Danskvand
Rosiner

 

 

 

 

 

Forsøg nr.: 38
Formål: At demonstrere opdrift, Boyles Lov, Pascals Lov og Arkimedes' Lov.
Resume: I en plastikflaske med vand placeres en lille beholder med en luftbobbel i. Når man trykker på flasken, synker beholderen.
Nøgleord: Kræfter, ligevægt, idealgaslov, termodynamik, massefylde, opdrift, tryk, væskestatik.

Beskrivelse:

En "kartesisk dykker" er betegnelsen for en lille dykkerklokke nedsænket i en lukket vandbeholder. Inde i dykkerklokken befinder der sig en luftbobbel, som holder dykkerklokken flydende i toppen af vandbeholderen.

Når man nu trykker på ydersiden af vandbeholderen, så stiger trykket inde i vandet. Denne trykstigning får luftboblen inde i dykkerklokken til at trække sig sammen. Dermed bliver opdriften mindre, og dykkerklokken synker. Man kan endda tydeligt se, at luftboblen ændrer størrelse ganske betydeligt.

Diagram af kartesisk dykker.

I praksis kan man lave en kartesisk dykker med en lille engangs-pipette af plastik, som man klipper spidsen af. En møtrik skrues på enden som ballast. Dykkeren fyldes med vand (efterlad en luftbobbel!) og puttes i en 1.5 liters sodavandsflaske fyldt med vand.

Man skal nu sørge for, at afbalancere dykkeren, så den flyder i toppen. Dette gøres ved at hælde vand ud af dykkeren, indtil luftboblen er så stor, at den kan bære dykkeren. Herefter skrues låget på. Når man nu trykker på sodavandsflasken, så skulle luftboblen i dykkeren presses sammen, og dykkeren synker.

Billede af kartesisk dykker i en 1.5 liter sodavandsflaske. Dykkerne er lavet af engangs-pipetter med en møtrik og farvet ståltråd.

Man kan nu udvide sit eksperiment, så man har to dykkere. Den ene flyder i toppen som før, men der hænger nu et stykke ståltråd ned som en krog. En anden dykker laves med en meget lille luftbobbel, så den med det samme synker ned på bunden. Denne dykker har et stykke ståltråd, der peger opad. Opgaven består nu i at trykke på flasken, så den øverste dykker synker ned og griber fat i den nederste.

To kartesiske dykkere med forskellig opdrift kan anvendes som et udfordrende spil.

Billede af de to dykkere lavet af engangs-pipetter, møtrikker og ståltråd.

Man kan også lave en flaske med flere kartesiske dykkere, der hver har forskellig størrelse luftbobbel. Dermed synker dykkerne på forskellige tidspunkter, når man trykker ind på flasken.

I stedet for en engangs-pipette kan man eksperimentere med et lille reagensglas, der vender på hovedet i vandbeholderen.

Lav også forsøg med kartesiske dykkere som funktion af temperatur. Hvis vandet køles bare lidt ned, så kan det ofte få trykket i dykkerkapslen til at falde nok til, at dykkeren synker.

Tidligere har en "kartesisk dykker" også været kendt som en "kartesisk djævel". I bogen "Naturen og dens kræfter" fra 1897-98 (Det Nordiske Forlag) skrev H.O.G. Ellinger: "Ved navnet 'cartesianske djævle' betegner man små glasbeholdere, ofte formede som djævle (heraf navnet), hvilke har et hul, som oftest i halespidsen; inden i er der luft og desuden så meget vand, at de netop kan flyde oppe i overfladen af noget vand i et højt glaskar. Dette glaskar overbindes med en blære eller kautschukhinde, og trykker man nu denne lidt indad med fingrene, forplanter dette tryk sig igennem luften over vandet og igennem dette videre til luften inde i djævelen; når denne derved modtager noget mere vand, bliver den tungere og synker; ophører trykket, udvider luften i djævelen sig igen, driver vandet ud, og den går atter til vejrs."

Spørgsmål og svar:

Hvorfor bliver dykkeren liggende på bunden?

Hvis man én dag har afbalanceret dykkeren til at flyde i toppen, så kan man meget vel finde dykkeren i bunden af beholderen en anden dag. Dette skyldes formentligt ændring af vandets temperatur (evt. omgivende lufttryk), hvorved trykket har ændret sig i beholderen. Prøv at skrue låget på sodavandsflasken af og på for at udligne trykket. Virker dette ikke, så må vand og dykkeren hældes ud, og dykkeren skal afbalanceres helt forfra.

Hvorfor synker dykkeren ikke, når jeg trykker på flasken?

Du har sikkert lavet en dårlig afbalancering, hvor luftboblen i dykkeren er alt for stor. Når du trykker på flasken, så bliver boblen presset sammen, men bare ikke nok til at dykkeren synker. Kom lidt mere vand i dykkeren, så boblen formindskes. Prøv herefter igen.

Skal møtrikken lukke helt til?

Nej, møtrikken er kun med som ballast. Den skal ikke lukke helt til ind til dykkeren, da en trykændring skal kunne forplante sig ind i dykkeren.


Forsøg nr.: 90
Formål: At demonstrere tågedannelse.
Resume: Et meget simpelt tågekammer kan bygges med et stort bægerglas, lidt vand, en tændstik og en gummihandske.
Nøgleord: Faseændring, idealgaslov, termodynamik, varme, tryk.

Beskrivelse:

Vand på gasform, som der findes masser af i atmosfæren, er usynligt. Først når vandet danner små vanddråber, kan vi se vandet som hvide skyer eller tåge. Luftens "dugpunkt" er den temperatur, hvor luftens indhold af vanddamp fortættes til flydende vand i bittesmå dråber. Kan man nedkøle luften til en temperatur, der ligger under dugpunktet, kan man altså danne tåge. Dette kan gøres med følgende meget enkle forsøg:

Sådan bygges et simpelt tågekammer. Et bægerglas med lidt vand og røg lukkes af en membran bestående af en gummihandske. Når membranen udvides, dannes tåge i glasset.

Hæld en ganske lille smule vand i et stort bægerglas (stort nok til at få hånden ned i), og luk glasset tæt med en gummihandske, så handsken hænger ned i bægerglasset. Kom nu din hånd ned i handsken og træk den tilbage uden at forseglingen til glasset brydes. Der sker ingenting!

Gummihandsken er placeret over glassets åbning, hvorefter handsken trækkes ud. Derved reduceres trykket i glasset, og tåge dannes inde i glasset.

Gentag nu forsøg, hvor du starter med at smide et par tændte tændstikker ned i vandet i glasset, hvorefter du lukker glasset med handsken. Tændstikkerne danner en lille smule røg, som hurtigt forsvinder. Træk endnu en gang handsken hurtigt ud. Denne gang dannes der tåge inde i glasset! Når handsken føres ind i glasset igen, forsvinder tågen. Forsøget kan gentages mange gange.

Til venstre et uekspanderet tågekammer. Til højre er gummimembranen trukket tilbage, og tågen er dannet. Det kan være lidt svært at se tågen på billedet, men i praksis kan man nemt se tågedannelsen.

Når gummimembranen udvides, falder trykket i kammeret, og dette får temperaturen til at falde til under dugpunktet. Dermed skulle der kunne dannes tåge. Tågedannelsen bliver dog betydeligt kraftigere, hvis der samtidigt i kammeret findes en række "kondensationskerner", hvorpå vanddampen kan fortætte. Disse kondensationskerner udgøres i forsøget af røgen fra tændstikken.

Spørgsmål og svar:

Hvad gør jeg, når jeg ikke kan få hånden ned i handsken?

Når du presser hånden ned i handsen, skabes der et overtryk, som gør det svært at få hånden ordentligt ned i handsken. Sørg for at lette lidt på forseglingen, så du kan lukke luft ud, mens du presser hånden ned i handsken. Luk forseglingen helt tæt, før du udfører forsøget. Bemærk dog at det ikke er nødvendigt at få hele hånden ned i handsken; man skal bare kunne hive gummimembranen ordentligt ud, så trykket reduceres i glasset.

Hvorfor virker forsøget ikke?

Det er muligt, at der ikke er nok kondensationskerner i glasset. Prøv at tilføre lidt flere tændte tændstikker, så der kommer lidt mere røg ind (heller ikke for meget, så der hele tiden er tilrøget). Sørg for at forseglingen er helt tæt, når du trækker handsken ud. Handsken skal trækkes hurtigt og meget ud.

 

 


Forsøg nr.: 60
Formål: At demonstrere tryk som funktion af temperatur, samt vanddamps udvidelse som funktion af temperatur.
Resume: En kolbe med vand varmes over en gasflamme. Vanddampen presses ud at et rør og ned i en skål med koldt vand. Når gasflammen fjernes, suges det kolde vand hurtigt op i kolben.
Nøgleord: Damptryk, faseændring, idealgaslov, termodynamik, tryk.

Beskrivelse:

Vand udvider sig kraftigt, når det går fra væske til gasform. Tilsvarende vil vanddamp trække sig sammen, når det afkøles. Dette kan bruges til at lave en slags termodynamisk vandpumpe.

Diagram over termodynamisk vandpumpe. Når gasflammen slukkes, vil det kolde vand suges op i kolben; først meget langsomt, herefter uhyre hurtigt på grund af vandets afkøling af luften i kolben.

Man hælder lidt vand i en kolbe, som placeres i et stativ over en bunsenbrænder. Kolben lukkes med en prop, hvori der sidder et bøjet glasrør. Dette glasrør skal føre ned i en stor skål med koldt vand. Når vandet i kolben koger, så bobler det kraftigt op fra enden af røret, der stikker ned i det kolde vand.

Nu fjerner man så gasflammen. Kolben, som nu er fyldt med vanddamp, begynder at afkøles, hvilket får vanddampen til at trække sig sammen. Dette suger langsomt det kolde vand op igennem glasrøret. Når vandet når op i kolben, så vil vanddampen inde kolben køles kraftigt af, og processen accelererer voldsomt, indtil kolben på ganske kort tid er fyldt helt op med det kolde vand.

Se i øvrigt film af forsøget i referencerne.


Forsøg nr.: 61
Formål: At vise sammenhængen mellem tryk og kogepunkt.
Resume: Vand kan koge ved stuetemperatur, hvis det placeres i et vacuumkammer.
Nøgleord: Damptryk, evaporativ køling, faseændring, termodynamik, varme, tryk.

Beskrivelse:

En væskes kogepunkt er defineret som den temperatur, hvor damptrykket er lig med omgivelsernes tryk. Det er netop ved denne temperatur, at dampbobler kan dannes inde i væsken, stige op til overfladen og forlade væsken. Det betyder dermed også, at kogepunktet er afhængigt af omgivelsernes tryk. Når man slår kogepunktet for et givet stof op i en tabel, vil man typisk finde kogepunktet ved 1 atmosfæres tryk.

Kogning af tempereret vand via vacuumpumpe.

Hvis man hælder lidt vand i en kolbe, som lukkes med en prop, hvori der sidder en pumpestuds, kan man med en vacuumpumpe reducere trykket markant inde i kolben. (Alternativt kan man sætte et lille glas vand ind i et vacuumkammer.)

Vand koges ved at det omgivende luft pumpes bort.

Dermed oplever vandet, at omgivelsernes tryk er meget lavt, og der skal derfor ikke ret højt damptryk til, før vandet koger. Afhængigt af pumpens kapacitet, vil vandet kunne koge allerede ved stuetemperatur.

I praksis benytter man sig af denne egenskab i en trykkoger. Koger man vand i en normal gryde, så vil vandets temperatur aldrig overstige 100 grader. I en trykkoger holdes trykket over 1 atmosfære, og derfor vil vandets kogepunkt også være højere end 100 grader. Man kan altså tilberede mad hurtigere (eller i hvert fald ved en højere temperatur).

Tilsvarende vil en bjergbestiger opleve, at det kan tage lang tid at koge pasta. På et højt bjerg er lufttrykket lavt, hvorfor vand vil koge ved en lavere temperatur.

Bemærk at vacuumpumpen suger vanddampen ud af kolben. De molekyler, der damper bort fra vandet, er de molekyler, der har størst energi. Dette medfører, at temperaturen af det tilbageværende vand er lidt koldere. Denne "evaporative køling" fører altså til et temperaturfald af vandet.

Forsøget bliver betydeligt bedre, hvis man har mulighed for at placere et termometer i forbindelse med vandet. Dermed kan man tydeligt vise, at vandet koger ved en temperatur langt under 100 grader.

Bruges en almindelig olie-vacuumpumpe, så skal forsøget ikke køre for længe, da vanddampene forurener olien og mindsker pumpens ydeevne.

Spørgsmål og svar:

Hvorfor koger vandet ikke?

Din vacuumpumpe kan ganske enkelt ikke pumpe trykket langt nok ned. Undersøg først om pumpen virker ordentligt. Hvis den gør det, så gentag forsøget med lidt varmere vand. Jo varmere vandet er, des lettere er det at få det til at koge.

 


Forsøg nr.: 69
Formål: At demonstrere at luft trækker sig sammen, når den afkøles.
Resume: Et par tændstikker tændes og placeres i en lille holder i en skål med vand. Et glas placeres oven på tændstikkerne, som går ud, hvorefter vandet i skålen suges op i glasset.
Nøgleord: Idealgaslov, termodynamik, varmekapacitet, tryk.

Beskrivelse:

Et par tændstikker placeres med svovlet opad i en lille holder, der for eksempel kan bestå af et viskelæder eller et foldet stykke pap. Holderen stilles i en dyb tallerken, hvori der er fyldt lidt vand. Tændstikkerne antændes, og et glas placeres på hovedet oven på tændstikkerne.

Tændstikkerne opvarmer luften i glasset. Når tændstikkerne går ud, afkøles luften, og vandet suges op i glasset.

Tændstikkerne vil meget hurtigt gå ud, idet iltniveauet straks begynder at falde inde i glasset. Samtidigt vil vandet i skålen blive suget op i glasset.

Forklaringen er, at luften i glasset opvarmes, idet glasset placeres oven på tændstikkerne. Tændstikkerne går så ud, og luften vil begynde at køle af. Tilstedeværelsen af vandet gør, at luften køles hurtigt af. Når luft køles af, trækker det sig sammen, trykket falder, og det forårsager, at vandet presses op i glasset.

Billede af vand, der er blevet opsuget i et bægerglas. De tre tændstikker er sat fast i et viskelæder.

Det er en meget udbredt myte, at vandstanden stiger i glasset, fordi tændstikken opbruger al ilten i glasset. Dette er forkert. For det første vil tændstikken formentligt gå ud lang tid før, ilten er opbrugt i glasset, men samtidig vil forbrændingen også skabe CO2, hvis partialtryk ikke indgår i ovenstående argument. Den rigtige forklaring er ganske enkelt afkøling og sammentrækning af luften i glasset.

Forsøget kan også udføres med lidt brændende papir i stedet for tændstikker.


Forsøg nr.: 30
Formål: At demonstrere elektriske ladningers afbøjning i et magnetfelt.
Resume: En magnet holdes over en skål med vand, hvori der løber en elektrisk strøm. Vandet begynder at bevæge sig på tværs af strømretningen.
Nøgleord: Coulombs Lov, ledningsevne, Ohms Lov, acceleration, bevægelse, kræfter.

Beskrivelse:

Hvis man opløser salt i vand, bliver vandet elektrisk ledende. Sætter man derfor to elektroder ned i vandet, så kan man starte en elektrisk strøm igennem vandet. Men elektriske ladninger i bevægelse bliver afbøjede i et magnetfelt (som det for eksempel kendes fra en Hall sonde).

Diagram over elektromagnetisk vandpumpe.

Hvis man derfor holder en magnet ned til vandet, kan man se, at vandet begynder at bevæge sig. For at se vandet bevæge sig, kan man med fordel hælde lidt grafitstøv ned i vandet. På nedenstående billeder kommer grafitstøvet fra en blyant, der er slebet med sandpapir over vandkaret.

 

Hvis man vender magneten op, eller hvis man ændrer strømmens retning, så vil vandet bevæge sig den modsatte vej. Forsøget kan ses i praksis i den lille Quick Time film i referencerne.

Her udføres forsøget med vand, der er iblandet lidt svovlsyre for at gøre det ledende. Der er drysset grafitstøv i vandet, så man kan se bevægelserne.

I stedet for at bruge saltvand kan man for eksempel hælde lidt svovlsyre i vandet.

Forsøg nr.: 95
Formål: At demonstrere overfladespænding i en vanddråbe.
Resume: En vanddråbe hældes på en ny og ubrugt karklud. Vandet opsuges ikke. En tændstik dyppes i opvaskemiddel, hvorefter tændstikken berører vanddråben, der straks forsvinder ind i karkluden.
Nøgleord: Coulombs Lov, elektriske felter, statisk ladning, kræfter, atomfysik, overfladespænding, væskestatik.

Beskrivelse:

En vanddråbe er rund på grund af overfladespændingen (se teksten i referencerne). Dette kan man se, hvis man for eksempel placerer et par vanddråber på et vandskyene underlag. Man kan for eksempel bruge et plastikchartek. Hvis man let berører dråben med en tandstikker, der er dyppet i opvaskesæbe, vil den kugleformede dråbe "sprænges", og vandet flyder ud. Sæben ødelægger nemlig overfladespændingen, og forsøget svarer lidt til at sprænge en ballon med en nål.

Hæld nu et par dråber vand på en helt ny karklud. Nye karklude har som regel meget svært ved at opsuge den første fugt, og derfor bliver dråberne liggende oven på karkluden.

Tag nu en tændstik eller en tandstikker og dyb den i opvaskesæbe eller sulfo. Lad tændstikken med sæbe berøre den ene vanddråbe. Dråben trænger omgående ind i karkluden

En vanddråbe vil typisk bare lægge sige oven på en ny, ubrugt karklud. Hvis den berøres af en tandstikker, der er dyppet i opvaskesæbe, trænger dråben straks ind i kluden.

Sæbe formindsker altså vands overfladespænding, så vandet lettere befugter de ting, det kommer i kontakt med.

Udstyr til at lave forsøget. En vanddråbe placeres på karkluden med en pipette. En tandstikker dyppes i opvaskesæbe, hvorefter dråben let berøres. Dråben trænger straks ind i kluden (se filmen i referencerne).

Spørgsmål og svar:

Hvad gør jeg, hvis karkluden opsuger vandet med det samme?

Hvis karkluden er helt ny og ubrugt, og den alligevel opsuger vanddråben øjeblikkeligt, skal du finde en anden type karklud. Producenterne af karkludene vil ofte forsøge at gøre kludens sugeevne så stor som muligt, og enkelte klude vil med det samme være god til at opsuge vand. Det gælder for eksempel for de billige engangskarklude i stærke farver (gul, rød, blå), som kan købes i de fleste supermarkeder. Prøv dig frem med forskellige typer karklude.


Forsøg nr.: 74
Formål: At demonstrere overophedet vand.
Resume: Helt rent vand i et rent glas varmes op i en mikrobølgeovn. Vandet forbliver flydende ved temperaturer over 100 grader Celsius.
Nøgleord: Effekt, elektriske felter, elektromagnetisk stråling, mikrobølgeovn, energi, damptryk, faseændring, termiske egenskaber, termodynamik, varme.

Beskrivelse:

De fleste ved, at vand koger ved 100 grader Celsius og fryser ved 0 grader. Dette er dog kun under "normale" forhold. Hvis vandet for eksempel er fuldstændigt rent og befinder sig i en helt ren og glat beholder, er det faktisk muligt at opvarme flydende vand til temperaturer over 100 grader Celsius. Denne tilstand kaldes "overophedet", og ved den mindste forstyrrelse begynder vandet at koge.

Overophedet vand i mikrobølgeovn.

Overophedet vand kan fremstilles i en mikrobølgeovn. Brug helt rent vand, der for eksempel er demineraliseret eller destilleret. Tag et rent glas, der først skylles et par gange i det rene vand. Hæld nu vandet i glasset og placer det i en mikrobølgeovn, der tændes på maksimal effekt.

Rent glas med demineraliseret vand, der er overophedet i en mikrobølgeovn.

Efter nogen tid vil temperaturen være over 100 grader Celsius, men hvis vandet er helt rent, så vil der ikke dannes bobler. Disse kan nemlig kun dannes på såkaldte kondensationskerner (urenheder/ujævnheder), og hvis disse ikke er til stede, vil vandet ikke koge.

Prøv nu at tilføre urenheder til vandet. Dette kan for eksempel være en lille tot ståluld eller en klump krøllet aluminiumsfolie. Så snart det rammer vandet, vil dette koge kraftigt, indtil temperaturen når under de 100 grader.

Pas på! Når vandet begynder at koge, kan det ske nærmest eksplosivt. Hold afstand fra glasset og brug en tang eller lignende til at putte ting ned i glasset.

Forsøget viser, hvorfor man kan komme til skade, hvis man for eksempel varmer vand til kaffe eller the i en mikrobølgeovn. Såsnart man putter en ske ned i det overophedede vand, kan dette eksplodere og forårsage forbrændinger.

Se i øvrigt forsøget gennemført i filmen i referencerne.

Spørgsmål og svar:

Hvad gør jeg, når vandet alligevel koger?

Hvis vandet koger, mens mikrobølgeovnen er tændt, så er der formentligt små ujævnheder på glassets overflade eller små urenheder i selve vandet. Prøv med et andet glas eller renere vand. Dog kan man stadig være heldig at få overophedet vand, selv om der dannes enkelte bobler. Lad vandet koge i et par minutter, og prøv så alligevel at tilsætte lidt ståluld eller alufolie.

Forsøg nr.: 75
Formål: At demonstrere mikrobølgeovnes påvirkning af luft og vand.
Resume: To lukkede balloner puttes i en mikrobølgeovn. Begge er kun pustede en lille smule op. Den ene har desuden en skefuld vand i sig. Når ovnen tændes, pustes den ene ballon op, mens den anden er upåvirket.
Nøgleord: Effekt, elektriske felter, elektromagnetisk stråling, mikrobølgeovn, svingninger, damptryk, termodynamik, varme, tryk.

Beskrivelse:

Mikrobølgeovne påvirker luft og vand vidt forskelligt. Dette kan man vise ganske enkelt ved at komme to lukkede balloner ind i en mikrobølgeovn. Ballonerne skal kun være pustet lidt op, og i den ene skal der være en smule vand.

To balloner i en mikrobølgeovn, den ene med en lille smule vand i bunden.

Nu tændes mikrobølgeovnen, og efter lidt tid vil ballonen med vand være pustet op, mens den anden vil være stort set upåvirket.

To balloner lægges i en mikrobølgeovn. Den grønne har en smule vand indeni. Efter at ovnen har kørt i lidt tid (til højre), vil ballonen med vand være blevet pustet op.

Forklaringen er, at mikrobølgerne kun påvirker de polære vandmolekyler, mens luftens molekyler ikke opvarmes. Dermed begynder vandet i ballonen at fordampe, og dette får trykket til at stige, hvorved ballonen pustes op.

Pas på - ballonen med vand kan være meget varm bagefter!

 


 

Forsøg nr.: 64
Formål: At demonstrere virkemåden for mikrobølgeovne. At måle på forskellige stoffers mikrobølgeabsorption.
Resume: Et glas vand i en mikrobølgeovn kan bruges som detektor for mikrobølger. Jo varmere vandet bliver, des mindre stråling er der absorberet i andre materialer, der findes i ovnen.
Nøgleord: Effekt, elektriske felter, elektromagnetisk stråling, mikrobølgeovn, stående bølger, svingninger, varme.

Beskrivelse:

Som nedenstående reference af D.A. Wardle viser, kan man faktisk meget nemt foretage sammenlignende målinger på, hvor meget stråling forskellige prøver absorberer i en mikrobølgeovn. Metoden består ganske enkelt i at placere en "detektor" bestående af en afmålt mængde tempereret vand i et glas inde i mikrobølgeovnen. Ved siden af detektoren placeres "prøven" i et andet glas. Dette kan for eksempel være et glas olie, is eller bare luft.

Et glas vand kan bruges som strålingsdetektor i en mikrobølgeovn. Her måles på absorptionen i et glas olie.

Når mikrobølgeovnen tændes, vil både detektor og prøve absorbere mikrobølgestrålingen, hvorved temperaturen stiger. Jo mere stråling, der absorberes i prøven, des mindre stråling vil der absorberes i detektoren. I praksis lader man altså ovnen køre i et bestemt tidsrun, og så måler man detektorens temperaturstigning.

Vand og olivenolie opvarmes i mikrobølgeovn. Efter et stykke tid er vandet blevet meget varmt, mens olien stadig kun er lunken. Et par markeringer sørger for, at bægrene altid står på de samme pladser. Bægrene er sat sammen to og to for at skabe bedre varmeisolering.

Man kan nu måle, hvor gode/dårlige forskellige stoffer er til at absorbere mikrobølger. Prøv for eksempel at sammenligne et glas med is, olie, vand og luft. Vandet, som består af polære molekyler, vil absorbere mest stråling. Isen absorberer ikke ret meget, da vandmolekylerne ikke kan rotere frit i krystallen.

Husk at vandet skal skiftes efter hvert forsøg. Vandet i detektoren skal altid have samme starttemperatur. Bemærk desuden at det er yderst vigtigt, at detektoren og prøven står på samme sted i ovnen hver gang! Strålingsmønsteret i en mikrobølgeovn er nemlig meget inhomogent og en ændret placering i ovnen vil påvirke forsøget betydeligt. Man kan eventuelt bevidst flytte rundt på prøven for at se, hvor meget absorptionen ændrer sig.