6.11. A forráspont nyomásfüggésének bemutatása
A kísérlet célja 
Annak bemutatása, hogy a víz forráspontja alacsonyabb nyomáson kisebb.
a) Fecskendővel
Szükséges anyagok, eszközök
- injekciós fecskendő
- víz
Leírás
Az injekciós fecskendőbe szívjunk kb. negyedrészig vizet. Fogjuk be a fecskendő nyílását ujjunkkal, majd hirtelen mozdulattal húzzuk meg a dugattyút. Figyeljük meg, hogy buborékok szállnak fel a vízből.
Módszertani kiegészítések
- Mutassuk meg a diákoknak, hogy a víz hőmérséklete alacsony. Meleg víz használatával a kísérlet könnyebben elvégezhető és látványosabb is, viszont kisebb meglepetést okoz, mint a hideg víz forrása.
- A kísérlet megdöbbentő a diákság számára. A figyelemfelkeltő mivoltát ki kell használni! Mikor kihúzva tartjuk a fecskendőt, melyben forr a víz, akkor kérdezzük meg ki meri megfogni? A legbátrabb érintésre érezheti, hogy a víz hőmérséklete nem változik jelentősen.
- Ennek a nagyon egyszerű kísérletnek a magyarázata viták tárgyát képezi. A vegyészek a buborékozást nem a forrásnak tulajdonítják, hanem az oldott gázok kiválásának. Tény, hogy a fecskendőt visszaengedve mindig marad egy kis gáz a fecskendőben, de az persze vízgőz is lehet. Érvelésüket még azzal támasztják alá, hogy sokszor elvégezve a kísérletet és a maradó gázt mindig kiengedve egy idő után nem tapasztaljuk a jelenséget (hiszen minden oldott gáz eltávozott). Ennek a tapasztalatnak, fizikai magyarázata az is lehet, hogy a forrás beindulásához szükség van az oldott gázokra, hiszen azok kondenzációs magokként szolgálnak a gőzbuborékok növekedésekor. Amennyiben nincsenek oldott gázok, akkor nehezebb a forrás elindulása. Sokszor elvégezve a kísérletet az oldott gázok mennyisége biztosan csökken, ami egy idő után a forrás beindulását akadályozza. Látható, hogy még a legegyszerűbb kísérleteknél sem lehetünk biztosak a magyarázatban. Véleményünk szerint a nyomás csökkenése biztosan lecsökkenti a forráspontot a szobahőmérséklet alá, így forrásnak be kell indulnia. Az oldott gázok szerepe nem teljesen egyértelmű.
b) Légszivattyúval
Szükséges anyagok, eszközök
- 150 cm3-es és 400 cm3-es főzőpohár
- víz
- légszivattyú
Leírás
Öntsünk kb. 50 cm3 vizet a kis főzőpohárba, ezt állítsuk bele a nagy főzőpohárba és így helyezzük őket a légszivattyú burája alá. (Erre azért van szükség, hogy ha a víz kifröccsenne, ne jusson a szivattyúba.) Szivattyúzzuk ki a bura alól a levegőt. Figyeljük meg, hogy megfelelően alacsony nyomáson buborékok szállnak fel, és a szobahőmérsékletű víz forrásba jön.
Kísérlethez kapcsolódó kérdések
- Magyarázzuk meg, hogy a Mount Everest tetején miért nem lehet keménytojást főzni (vagy ha lehet, akkor sokkal több idő alatt)!
Módszertani kiegészítések
- Érdemes a búra alá a vízbe egy digitális hőmérőt is helyezni, hogy közvetlenül látni lehessen, hogy a hőmérséklet nem változik.
- A jelenségre gyakran a következő magyarázatot hallani: A víz forrásba jön, mert forráspont nyomásfüggő, és kis nyomáson a forráspont alacsonyabb, mint a szobahőmérséklet. Kisiskolás korban teljesen elfogadható, de vegyük észre, hogy ez a tapasztalat és nem a magyarázat! Pontosan azt látjuk, hogy forrásba jön, a hőmérséklete nem változik, tehát a forráspont lecsökkent. Valódi magyarázathoz azt kell megérteni, hogy a folyadék belsejében, akkor tud buborék képződni, ha a telített gőz nyomása meghaladja a külső légnyomást.
c) Kémcsővel
Szükséges anyagok, eszközök
- kémcső
- gumidugó
- kémcsőfogó csipesz
- borszeszégő
- víz
Leírás
A kémcsőbe töltsünk kb. negyedéig csapvizet. Kémcsőfogó csipesz segítségével a borszeszégő lángjánál melegítsük óvatosan egészen lobogó forrásig. Melegítés közben időnként ki-kivéve a lángból, rázogassuk kicsit a kémcsövet. Forraljuk pár másodpercig a vizet, hogy a vízgőz teljesen kitöltse a kémcső légterét. Ezután vegyük ki a lángból a kémcsövet, várjuk meg, míg a forrás abbamarad, majd egyből zárjuk le a gumidugóval a kémcső száját. Fontos, hogy légmentesen, erősen történjen a zárás, ugyanakkor ne roppantsuk össze a kémcsövet. Fordítsuk dugóval lefelé a kémcsövet, és hűtsük a légterét nedves zsebkendővel, fújással. Figyeljük meg, hogy a bezárt vízből buborékok jönnek fel, a víz forrni kezd. A kísérletet lehetőleg óvatosan, mosogató fölött végezzük.
Kísérlethez kapcsolódó kérdések
- Milyen tényezők és hogyan befolyásolják az olvadáspont és a forráspont értékét?
- Hol találkozhatunk ezzel a jelenséggel, azaz a forráspont nyomással való befolyásolásával? Milyen alkalmazásai vannak? Lépjünk túl a „Himaláján nem fő meg a bab” példán, és keressünk gyakorlatibb, korszerűbb előfordulásokat és alkalmazásokat!
Tweet