Neobično vrenje

slika1

Napisala: Suzana Šijan, prof., urednica fizike

Sljedeći put kada pogledate u lonac kipuće vode, pristavljen za kavu ili juhu, zaustavite se na trenutak i razmislite: kako bi vrenje izgledalo u svemiru? Bi li se turbulentni mjehurići dizali ili spuštali? Kolike bi bili veličine? Bi li tekućina uopće ostala u posudi?

Odgovori na ova pitanja dani su u posljednjem desetljeću 20. stoljeća. Riječ je o značajnoj temi jer se vrenje ne događa samo u loncima za kavu, nego i u elektranama i rashladnim sustavima svemirskih letjelica. Inženjeri moraju znati kako funkcionira vrenje.
U ranim je 90-im godinama tim znanstvenika i inženjera sa Sslika2veučilišta Michigan i NASA-e odlučio otkriti tajnu. Korištenjem freonskih rashlađivača proveli su niz eksperimenata vrenja na space shuttleu tijekom pet misija između 1992. i 1996. godine. I zaista, otkrili su neke zanimljive razlike između vrenja tekućina na Zemlji i njihova vrenja u orbiti. Primjerice, tekućina koja vrije u bestežinskom stanju stvara – ne tisuće mjehurića – nego jedan divovski mjehur koji guta manje mjehuriće!  U slobodnom padu u orbiti vrenje je jednostavnije nego na Zemlji. Bestežinsko stanje učinkovito uklanja dvije varijable vrenja – konvekciju i uzgon, što objašnjava razloge zbog kojih se tekućine koje vriju u svemiru ponašaju tako različito. Također, ovo otkriće moćan je alat za znanstvenike koji žele razmrsiti zapetljanu fiziku vrenja. Svemir za nas pojednostavljuje problem koji proučavamo. Kada se bazen tekućine zagrijava na Zemlji, gravitacija uzrokuje dizanje toplijih (zbog manje gustoće i lakših) slojeva tekućine. Proces spuštanja hladnijih i gušćih slojeva nazivamo konvekcija. Na taj se način toplina širi tekućinom. Nakon što počne vrenje mjehurići se, zbog uzgona, kreću prema gore i stvaraju ključanje.

slika3

Bez konvekcije ili uzgona proces se odvija drugačije. Grijana se tekućina ne podiže, nego se smješta oko grijača i postaje sve toplija. Dijelovi tekućine koji nisu blizu grijača ostaju relativno hladni. Budući da se zagrijava manji obujam vode, slika4do vrenja dolazi mnogo brže. Kad se oblikuju mjehurići pare, oni ne odlaze na površinu – stapaju se u golemi balon koji se valja u tekućini.

slika5

 

 

Znanje o tome kako tekućina u svemiru vrije dovest će do učinkovitijeg sustava hlađenja svemirskih letjelica. Poznavanje vrenja u svemiru također se može koristiti u dizajniranju elektrana na svemirskim postajama koje koriste sunčevu svjetlost za stvaranje para iz vrele vode i koja se potom u turbini koristi za proizvodnju električne energije.
Uz bolje razumijevanje fizike vrenja inženjeri će biti u stanju osmisliti bolji način hlađenja i električne sustave koji će služiti ljudima u budućnosti – kako u svemiru, tako i ovdje na Zemlji.

Izvor: NASA

RADNI LISTIĆ

Neobično vrenje
1. Ponovite:
Na štednjaku zagrijavate lončić s vodom. O čemu ovisi količina topline koju slika6treba dovesti lončiću s vodom da bi voda zakipjela?

2. Istražite: U vatrostalnu posudu (zdjelu, lončić, veću laboratorijsku čašu) ulijte vodu i stavite na štednjak (plinski ili električni) da se zagrijava. Promatrajte što se događa s vodom. Posebno obratite pažnju na trenutak kad je voda blizu točke vrelišta te detaljno opišite kako se i gdje stvaraju mjehurići.

3. Pokušajte odgovoriti:
a) Kako se zagrijava voda u posudi?
b) Je li temperatura cijele količine vode u posudi jednaka?
c) Zašto se stvaraju mjehurići? Što su zapravo ti mjehurići?
d) Zašto se mjehurići stvaraju pri dnu?
e) Kamo putuju mjehurići? Zašto?
f) Mijenja li se obujam mjehurića dok se kreću kroz vodu? Ako da, kako? Možete li objasniti zašto je tomu tako?

4. Razmislite i zaključite: Zamislite da se nalazite u svemirskom brodu. Želite popiti čaj i stavljate vodu u posudu da se zagrije.
a) Kako bi ta posuda trebala izgledati?
b) Možete li pretpostaviti kako će se voda u njoj zagrijavati? Obrazložite svoju pretpostavku.
c) Koje dvije sile u svemiru nemaju utjecaj na vrenje, a važne su kod vrenja na Zemlji?
d) Hoće li se u vodi stvoriti mjehurići? Kako će se oni gibati?

slika7

 

slika8

CARNetove vijesti

CARNet

CARNet

Predstavljen Nacionalni informacijski sustav prijava i upisa u srednje škole

U Zagrebu je danas, 20. studenog 2012. godine, predstavljen Nacionalni informacijski sustav prijava i upisa u srednje škole. Kako bi sustav upisa učinili transparentnijim, jednostavnijim i učinkovitijim Ministarstvo je ove godine odlučilo uvesti postupak e-prijava i e-upisa u srednje škole. Na temelju analize dosadašnjih upisnih kriterija predložene su i velike novosti u samom tekstu Odluke o elementima i kriterijima za upis. O svemu tome na konferenciji su uz ministra znanosti, obrazovanja i sporta dr. sc. Željka Jovanovića govorili i prof. dr. sc. Vedran Mornar, voditelj Projekta e-upisa, te g. Zvonimir Stanić, ravnatelj CARNeta. Više

20 godina hrvatskog Interneta

Dana 17. studenog 1992. godine uspostavljena je prva hrvatska internetska veza prema svijetu, čime je započelo doba Interneta u Republici Hrvatskoj. Više

Nova usluga za korisnike .from.hr domene

Od 16.studenog 2012. godine svim korisnicima .from.hr (iz.hr i name.hr) domena CARNet je omogućio kreiranje vlastite web stranice putem jednostavnog CMS sustava (WordPress) te smještaj stranice na CARNetovim poslužiteljima, a s ciljem predstavljanja samih korisnika, njihovih hobija i interesa u nekomercijalne svrhe. Više

CARNet na INFO sajmu predstavio 3D 4K tehnologiju

Hrvatska akademska i istraživačka mreža – CARNet u suradnji s Poznan Supercomputing and Networking Center (PSNC) iz Poljske po prvi je puta u Republici Hrvatskoj pripremio prezentaciju naprednih 3D 4K streaming tehnologija potrebnih za prijenos multimedijalnih streamova ultra-visoke rezolucije. Više

mCARNet na Google Play Storeu

Na Google Play Storeu objavljen je mCARNet – aplikacija za pristup mobilnim uslugama koje pruža CARNet, a dostupne su jedinstvenom prijavom putem elektroničkog identiteta u sustavu AAI@EduHr. Više

Završila 14. CARNetova korisnička konferencija CUC 2012

14. CARNetova korisnička konferencija CUC 2012, koja se pod nazivom „Brže (komunicirati), više (naučiti), jače (se povezati)!“ održala od 12. do 14. studenog 2012. na trsatskom Kampusu riječkog Sveučilišta je završena. Konferenciju je organizirala Hrvatska akademska i istraživačka mreža – CARNet, pod pokroviteljstvom predsjednika Republike Hrvatske prof. dr. sc. Ive Josipovića i Ministarstva znanosti, obrazovanja i sporta. Više

Proglašeni pobjednici natjecanja ‘Skockajte web! 2012’!

Nakon tri tjedna pomnog pregledavanja i uspoređivanja svih prijavljenih školskih webova, Ocjenjivački sud natjecanja ‘Skockajte web! 2012’ donio je odluku o ovogodišnjim pobjednicima. Izbor nije bio ni jednostavan ni lak jer su mnoge škole ponudile kvalitetne webove s dosta korisnog sadržaja pa se moralo paziti i na objektivnost i na pravednost finalne odluke o najboljima. Više

Proglašeni pobjednici natjecanja Webfestival 2012

Natjecanje Webfestival 2012 je završeno i donesena je odluka o pobjednicima natjecanja. Tema natjecanja bila je multimedijsko učenje kroz izradu multimedijskih obrazovnih sadržaja od videa i animacija do screencastova i podcastova. Više

Početak radionica 3. modula ICT Edu projekta

U ponedjeljak, 29. listopada 2012. godine započinju radionice prvog djela modula 3 projekta ICT Edu s temom Razvoj digitalne kompetencije i multimedija u nastavi u osnovnim i srednjim školama, te učeničkim domovima. Do sada je prijavljeno preko 500 osnovnih i srednjih škola te učeničkih domova, a naknadne prijave stižu i dalje. Više