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.
Íme a jól ismert "eredmény" egy gépkocsiba rejtett pokolgép esetén. A képre kattintva indul a filmrészlet, újra rákattintva visszaáll a kezdő helyzetbe. |