Térfogat növekedés, gázképződés, robbanás

 

Térfogat növekedés

Amikor a víz megfagy mindössze 9 %-kal növekszik a térfogata, mégis eltöri az üveget, sziklákat repeszt széjjel.
(Ez a térfogatnövekedés -22°C-nál a legnagyobb - 22.000 N/cm2 erőhatással jár).

A víznek ez a "szokatlan" viselkedése nagyban hozzájárul a kőzetek eróziójához.
Nagyrészt ennek "köszönhető" az utak tönkremenetele is a téli időszakban, különösen amikor nappal már olvad, de éjszaka még fagy.

Öveges tanár úr egy szemléletes példán mutatja be mekkora erők hatnak a hőtáguláskor a Fizika részben A hő mint mozgás címen.
Ha egy 5 literes demizsont egy 5°C hőmérsékletű pincében színültig töltünk szilvapálinkával és azután felvisszük a 20°C-os szobába, akkor szétreped. Az edény minden négyzetcentiméterére 200 kilónyi (2000 N-nyi) erő hat. (Jó esetben csak a dugót löki ki.)

 

A szilád anyagok térfogatnövekedése még ennél is kisebb, mégis hatalmas erők léphetnek fel.
Ha nem készítenének dilatációs szerkezeteket a nagyobb építményeken, pl. hidakon (a képeken), akkor melegedéskor eldeformálódnának, lehűléskor eltörnének (szétszakadnának).

A vasúti síneken, csővezetékeken, elektromos légvezetékeken szintén figyelembe kell venni a hőtágulás hatásait.

 

Gázképződés

Amikor a folyékony vagy a szilárd anyagok légneművé válnak ennél sokkal nagyobb térfogatváltozás következik be, kb. 3 nagyságrendnyi (1000-szeres).
Nézzünk erre is néhány pédát.

Mindenki ismeri a sütőport. Az is köztudott, hogy azért teszik süteményekbe, hogy "felfújja" azokat.
Nézzük meg mi is történik ilyenkor.
A sütőpor legnagyobb része nátrium-hidrogén-karbonát (NaHCO3), amiből melegítés hatására szén-dioxid (CO2) keletkezik.
De mennyi? Meglepően sok!

Kicsit "tudományosabban":
1 mól (84 g) nátrium-hidrogén-karbonátból (NaHCO3) 1 mól (44g) szén-dioxid (CO2) keletkezik. Ennek térfogata szobahőmérsékleten 24 liter.

Vagyis egy kis zacskó - mindössze 12 g, kockacukornyi térfogatú - sütőpor melegítésekor csaknem három és fél liternyi, (szobahőmésrékletű) szén-dioxid gáz keletkezik! A sütés hőmérsékletén persze ennél is több a térfogata. Egy része nyilván "elillan", de azért tényleg jól "felfújhatja" a sütit.

Az is közismert jelenség, hogy a forrásban lévő víz emelgeti a fedőt.
Ez nem meglepő, hiszen a víz gőzzé alakuláskor is nagyságrendileg hasonló térfogatvátozás történik, mint az előbb említett.

Öveges tanár úrnak ezzel kapcsolatban is van egy szemléletes példája a Fizika részben A hő átalakítása mechanikai munkává címen.
Ha egy 20 cm átmérőjű hengerbe a dugattyú mögé 210°C-os gőzt engedünk akkor a dugattyúra kb. 6.000 kp-nyi (60.000 N-nyi) erő hat.
Ezt használják ki a különböző gőzgépek, de hasonló módon működnek a robbanómotorok is.

 

Robbanás

Már az eddigiekben is láthattuk, hogy a gázképződés - pl. a fentebb említett sütőpor esetén - mekkora térfogatnövekedéssel jár.
A robbanóanyagoknál gyakorlatilag ugyanez történik, csak rendkívül rövid idő alatt.
Képzeljük el azt, amikor mondjuk egy decinyi térfogatú szilárd robbanóanyag, a másodperc tört része alatt több köbméternyi forró gázzá alakul! Ez az, amit robbanásnak nevezünk.

Circle

Íme a jól ismert "eredmény" egy gépkocsiba rejtett pokolgép esetén.

A képre kattintva indul a filmrészlet, újra rákattintva visszaáll a kezdő helyzetbe.

Felhasznált irodalom