Eldbubblorna

Fysik

Gilla:		Dela:

Film

Det här behöver du

• 1 st Eldorado Luftfräschare (även andra luftfräschare fungerar förmodligen lika bra, men just denna har testats av mig).
• 1 st skål
• Flytande diskmedel
• 1 st tändare eller 1 st brinnande ljus (för att tända på bubblorna)
• Vatten
• Säkerhetsutrustning: 1 st brandsläckare, 1 st hink med vatten, skyddsglasögon

Kort förklaring

I bubblorna har du fångat den brandfarliga gas som finns i sprayflaskan. När du för tändaren mot bubblorna värms gasen upp och den börjar brinna. Du bränner dig inte eftersom vattnet (i bubblorna och på din hand) absorberar värmen i stället.

Lång förklaring

Sprejflaskan är en genialisk uppfinning från 1920-talet av norrmannen Erik Rotheim. I en sprejflaska finns oftast två vätskor blandade med varandra. Den ena vätskan är produkten, alltså det som du vill ha när du köper sprejflaskan. Det kan exempelvis vara insektsmedel, målarfärg eller - som i detta fall - en citrondoftande vätska. Den andra vätskan är till för att driva ut produkten ur sprejflaskan. Denna vätska kallas drivgas - eftersom den egentligen är en gas i rumstemperatur. Men vid tillverkningen har man pumpat i så mycket av drivgasen i flaskan att den övergått till att bli flytande. En gas blir nämligen flytande om trycket blir tillräckligt högt (eller om temperaturen blir tillräckligt låg).

När du trycker på sprejflaskans munstycke öppnas en ventil och både drivgas och produkten kommer ut. I munstycket finfördelas produkten till små droppar. Samtidigt övergår drivgasen som kommer ut till gasform (den kokar), på grund av det nu låga trycket. I bland annat raklödder stannar drivgasen kvar som bubblor i produkten och gör den till skum, men här har den ingen mer funktion.

I sprejflaskan skulle man kunna tro att trycket sjunker efter varje sprejning, men detta är inte fallet. Detta eftersom en del av drivgasen i flaskan hela tiden övergår till gasform och återställer trycket. När man börjat använda flaskan innehåller den alltså inte bara en flytande blandning av produkten och drivgasen, utan även ett lager med drivgas i gasform ovanpå denna blandning.

Den drivgas som används i luftfräschare består oftast av någon eller några alkaner (kommer du ihåg dem?). Eldorado luftfräschare innehåller 10–30 % butan och 10–30 % propan, vilket utgör drivgasen. Alla alkaner reagerar vid tillräckligt hög temperatur med syrgas, alltså brinner. Därför finns det en varningssymbol för ”brandfarligt” på sprejflaskan.

När du sprejar med sprejflaskan i diskmedelsvattnet bildas bubblor. Dessa bubblor är vanliga såpbubblor bestående av ett skikt vatten omgivet av ett skikt diskmedel på vardera sida. Men såpbubblorna i denna undersökning innehåller inte luft, utan alkanerna butan och propan (samt små droppar av citronvätska). Alkanerna är precis som luft genomskinliga, men till skillnad mot luft så brinner de lätt.

När du för tändaren mot såpbubblorna värms gasen i dem upp så pass att den börjar brinna. Vad som sker då är att butan och propan hastigt reagerar med syrgas och bildar vatten och koldioxid. Denna kemiska reaktion är exoterm, vilket innebär att energi frigörs till omgivningen. I denna kemiska reaktion frigörs energi i form av strålningsenergi (bland annat ljus) och rörelseenergi hos kringliggande partiklar (alltså ökad temperatur hos luften, handen, vattnet m.m.). Eftersom energi aldrig kan skapas eller förbrukas, endast omvandlas, kan man fråga sig vad denna energi kom ifrån? Jo, när butan-, propan- och syrgasmolekylerna en gång bildades (när det nu skedde) krävdes det energi för att omförflytta elektronerna i dessa molekyler så att de ingående atomerna skulle sitta ihop. Denna energi fanns sedan lagrad som potentiell energi i dessa molekyler - det vill säga ända till nu, när elektronerna i denna kemiska reaktion flyttades till mindre energikrävande positioner i nybildade molekyler.

Eldflamman är i denna undersökning är påtaglig. Den består av propan, butan och syrgas som håller på att omvandlas till vatten och koldioxid. Det vi ser är den strålningsenergi i form av ljus som bildas i den processen. Det är möjligt att en del av flamman innehåller propan, butan och/eller syrgas som blivit så varmt att det joniserats. Det innebär att en del av elektronerna från dessa molekyler frigjort sig helt från dem. Detta tillstånd kallas plasma är det aggregationstillstånd som ämnena i solen har. Men det är oklart om den kemiska reaktionen i denna undersökning verkligen utvecklar så mycket värme att jonisering sker - och för våra ögon ser brinnande plasma och gas i stort sett likadant ut.

Den stora frågan är ändå: varför bränner man sig inte i denna undersökning? Svaret är vatten. Vattnet du har på handen och vattnet som finns i såpbubblorna absorberar den mesta energi som frigörs i den exoterma kemiska reaktionen.

Temperatur är ett mått på hur mycket partiklarna i ett ämne rör sig. I kallt vatten rör sig vattenmolekylerna lite och i varmt vatten rör de sig mycket. Men det krävs mycket energi för att värma vatten och få molekylerna att röra sig. Detta eftersom mycket av energin som tillförs vatten används till att böja och bryta de vätebindningar som håller ihop de enskilda vattenmolekylerna. Så mycket energi absorberas av denna process, i stället för att få vattenmolekylerna att börja röra sig. Så vatten kan värmas och värmas, men ändå fortsätta vara ganska svalt. Man säger att vatten har hög värmekapacitet.

Variant

Gilla:		Dela:

Också av oss

The Experiment Archive
Världens Häftigaste