|
|
Is, vann og damp
Vannets tre former
Tekst/illustrasjoner:
Anne Schjelderup/Clipart.com
Filosofiske spørsmål:
Anne Schjelderup og Øyvind Olsholt
Sist oppdatert: 8. februar 2004
Vann kan være fast, flytende eller
i gassform. Ingen annen substans kan opptre i så mange former
innen vanlige (naturlige) temperaturer (fra minus 50°C til pluss
50°C). Vannmolekylene beveger seg hele tiden, og vannet skifter
form etter hvor fort molekylene beveger seg. Molekylene i is ligger
langt fra hverandre og beveger seg nesten ikke. Molekylene i flytende
vann ligger nærme hverandre og beveger seg fritt. Vannmolekylene
i damp beveger seg veldig fort og slår borti hverandre.
Is
De
fleste stoffer trekker seg sammen når de blir kaldere. De
blir mer kompakt og tyngre. Vann, derimot, trekker seg bare sammen
inntil temperaturen når 4°C. Blir det kaldere enn dette,
utvider vannet seg og blir lettere. Dette er grunnen til at is er
lettere enn vann og flyter oppå vannet.
Hvis det ikke hadde vært slik, ville isen sunket ned til
bunnen på alle elver, sjøer og hav. Da hadde ikke solen
kunnet tine den opp i sommerhalvåret, og hver vinter hadde
det dermed samlet seg mer og mer is i havene og i innsjøene.
Til slutt hadde alle vannene blitt igjenfrosset. Det hadde bare
vært et tynt lag smeltevann på toppen. Vi hadde fått
et livløst, hvitt land.
Flytende vann
Vann holder seg flytende mellom 0°C og 100°C — altså
innenfor et temperaturområde som vi finner de fleste steder
på jorden.
Dette
er imidlertid en egenskap som er helt spesiell for vannet: ingen
andre stoffer med lignende molekylær struktur som vann (f.eks.
hydrogensulfid og ammoniakk) holder seg flytende innenfor dette
temperaturområdet. Hadde vann oppført seg som disse
stoffene, ville det isteden vært flytende mellom –100°C
og –130°C. Dermed hadde vann aldri vært flytende
i naturlig tilstand; det finnes jo ikke områder på jorden
der det er så kaldt.
Damp
Dersom du lar et glass med vann bli stående i flere dager,
vil vannet etterhvert forsvinne. Dette er fordi vannets molekyler
hele tiden beveger seg. Molekylene på toppen av vannet river
seg løs fra de andre og går over til damp. Jo varmere
vannet er, jo fortere fordamper det fordi molekylene beveger seg
fortere.
Vann kan også gå over til damp ved koking. Det krever
mye energi å koke opp vann siden det ikke koker før
ved 100°C. Og selv når vannet har nådd 100°C,
blir det ikke til damp med en gang. Først tar vannet til
seg enda mer varme-energi — uten at temperaturen stiger! Denne
varme-energien kalles for latent varme, dvs. en skjult,
usynlig varme som på en måte «lagres i»
vannet. Det må mer enn fem ganger så mye energi til
for å omdanne vann til damp som for å få iskaldt
vann til å koke. Det sier litt om hvor mye latent varme vannet
har. Denne energien benytter vi oss av når vi f.eks. lar varmt
vann løpe gjennom radiatorer for å varme opp et hus.
Vanlig vanndamp, som vi finner i luften til enhver tid, har også
mye latent varme-energi. Denne energien frigis når dampen
kjøles ned og faller ned som regn. Den høye latente
varme-energien har sammenheng med vannets enestående evne
til å holde på varme (varmekapasitet).
Luftfuktighet
Luftfuktigheten er et uttrykk for hvor mye vann det er i luften.
Luft kan ta til seg mye vann når den er varm og det er høyt
trykk. Når det er lavt trykk eller kaldt, gir den slipp på
fuktigheten, og kan ikke ta mer fuktighet til seg. Forholdet mellom
hvor mye vann luften kan ta til seg og hvor mye vann det faktisk
er i den kaller vi for relativ luftfuktighet. Inneholder
luften halvparten av det vannet den kan ta til seg, er den relative
luftfuktigheten på 50%.
I en sky vil den relative luftfuktigheten være på nesten
100%. Når den går over 100%, begynner det å regne.
I en ørken vil den relative luftfuktigheten ofte ikke være
på mer enn 10 %. Det vil si at luften veldig lett tar til
seg fuktighet. Svetter du, vil du likevel ikke bli særlig
våt fordi luften nesten med en gang tar til seg fuktigheten.
Luftfuktigheten på et sted kan variere mye mellom dag og
natt, selv om det hele tiden er like mye vanndamp i luften. Tidlig
om morgenen kan luften være veldig kald, og kan derfor ha
vanskeligheter med å holde på den fuktigheten den har.
Noen ganger har den mer enn 100% luftfuktighet, og vannet kondenserer.
Det kondenserte fuktigheten (damp som har blitt til vanndråper)
blir da til tåke eller dugg. På dagen varmer solen opp
luften, og den kan da ta til seg mer fuktighet. Luftfuktigheten
blir da lavere.
Luftfuktigheten påvirker oss. Når det er varmt i luften
samtidig som luftfuktigheten er høy, har de fleste av oss
det ikke særlig bra. Vi føler oss klamme og ekle når
svetten blir liggende på kroppen fordi den ikke fordamper.
Steder der slike forhold er vanlige kjøper de som har råd
til det gjerne klimaanlegg og elektriske lufttørkere.
Om vinteren, når vi fyrer innendørs, blir luftfuktigheten
gjerne lav. Det er mange som får helseproblemer av dette.
Da kan det hjelpe å sette en skål med vann over en ovn
for å øke luftfuktigheten.
Ideer til filosofiske samtaler
- Som vi så er det svært viktig at is er lettere
enn flytende vann — ellers hadde alle sjøer og
hav til slutt blitt omdannet til svære iskolosser. Tenk
deg at dette hadde skjedd. Hvordan hadde det påvirket
livene våre? Hadde vi klart oss like bra uten sjøer
og hav? Hva hadde skjedd med all fisken? Hadde noen dyr kunnet
leve i slike ismasser? Hva hadde vi hatt istedenfor båter?
Hadde vi kunnet bygge hus og byer oppå disse ismassene?
- La oss tenke oss at vann hadde oppført seg som andre
stoffer med samme struktur. Da hadde vann vært flytende
mellom -100°C og -130°C. Men hva hadde skjedd da: alt
som lever er jo avhengig av flytende vann. Hadde vi utviklet
andre typer kropper eller hadde det aldri blitt utviklet liv
på jorden? Kanskje måtte vi flytte til andre planeter
hvor det er så kaldt? Hadde vi opplevd -130°C som
kaldt hvis vi levde med slike temperaturer hele tiden?
- Lar du vann stå i et åpent glass, vil vannet etter
tid forsvinne, i alle fall fra glasset. Dvs. det forsvinner
ikke, det fordamper. Men hvordan kan vi vite at det ikke forsvinner?
Vi kan jo ikke se det, ikke lukte det, ikke smake eller høre
det.
Sett at vannet fordamper fra glasset og forsvinner ut i luften.
Går det an å finne igjen vannet fra dette glasset
noe sted? Kan damp befinne seg noe sted? Kan noe som ikke har
form være på ett bestemt sted? Hvis ikke, betyr
det at damp er alle steder hele tiden? Hvis det ikke er på
noe sted, hvordan kan det da være til?
- Vi så at vannet har en evne til å «oppmagasinere»
energi, såkalt latent varme: ny varme tilføres,
men temperaturen stiger ikke, isteden lagres energien i vannet.
Kan du komme på andre eksempler på oppmagasinering?
Vil du si at noen av de følgende tilfellene er eksempler
på oppmagasinering:
– du har allerede penger nok til å kjøpe
deg alt det du ønsker, men fortsetter å samle på
penger likevel
– jo mere du trener, dvs. jo mere krefter du bruker, jo
sterkere blir du
– du gir en gave til en annen
– du mottar en gave fra en annen
- I ørkenen er det varmt og tørt. I Norge, på
en god sommerdag, er det varmt og klamt, dvs. fuktig. Er det
bedre å ha det varmt og tørt enn varmt og fuktig?
Er de som lever i varme strøk gladere og lykkeligere
enn de som lever i kalde strøk? Hva har egentlig klimaet
å si for hvordan vi har det?
|
|
|
|
|