S 3. poskusom smo preverili, kakšna je hitrost izhlapevanja pri nižjem tlaku glede na izhlapevanje pri atmosferskem tlaku. Hitrost izhlapevanja smo merili tako, da smo izmerili zmanjšanje mase vode v določenem časovnem intervalu.
Zaradi množice parametrov, ki lahko vplivajo na izid poskusa, smo tega izvedli v dveh verziji.
Pri obeh smo najprej izmerili začetni masi petrijevk z vodo.
Pri prvi verziji poskusa smo nato eno petrijevko z vodo postavili v zvon ter v njem znižali tlak, tako da smo črpalko vključili enkrat, drugo pa smo postavili v zvon, ne da bi v njem spreminjali tlak.
Pri drugi verziji poskusa pa smo tlak v zvonu zmanjšali tako, da smo črpalko večkrat vključili. Črpalko smo vključili, ko je tlak narastel na 30kPa, vsakič pa smo tega nato znižali na 8kPa.
Pri obeh verzijah smo obe petrijevki pustili 15 min ter nato ponovno izmerili njuni masi in izračunali razliko začetne in končne mase.
- dve enaki petrijevki
- tehtnica z natančnostjo 0,01g
- štoparica
- zvon in zračna črpalka
- termometer
- zračni tlak
- temperatura
- površina petrijevk
- začetna masa vode
- tlak
- končna masa petrijevke z vodo
Predpostavili smo, da se temperatura v zvoncu ne spremeni znatno ter je tako enaka za oba dela poskusa.
ANJA: Izhlapevanje bi moralo biti hitrejše pri nižjem tlaku v zvonu, saj je gostota zraka manjša, zato je več prostora za molekule vode.
ROMAN: Izhlapevanje bi moralo biti počasnejše zaradi manjše gostote zraka tj. manjše koncentracije zraka. Zaradi teka pride do manj trkov med molekulami zraka in vode.
Sobna temperatura: 22,0 ± 0,01 °C
Atmosferski tlak: 98,5 ± 0,5 kPa
Petrijevka z vodo, pri kateri tlaka v zvonu ne znižujemo:
Začetna masa: m0' = 23,05 ± 0,01g
Končna masa: m0 = 23,12 ± 0,01g
Petrijevka z vodo, pri kateri črpalko vključimo enkrat:
Začetna masa: m1' = 28,59 ± 0,01g
Končna masa: m1 = 28,35 ± 0,01g
| Čas[min] | 0,0 | 1,0 | 2,5 | 4,0 | 5,3 | 7,0 | 8,0 | 10,0 | 14,0 |
| Temperatura[°C] | 22,0 | 17,7 | 19,5 | 21,0 | 22,0 | 22,5 | 22,5 | 22,4 | 22,1 |
Petrijevka z vodo, pri kateri črpalko vključimo večkrat:
Začetna masa: m2' = 28.31 ± 0,01g
Končna masa: m2 = 27,64 ± 0,01g
| Čas[min] | 0,0 | 1,0 | 3,0 | 4,0 | 5,0 | 6,0 | 8,0 | 10,0 | 12,0 | 15,0 |
| Temperatura[°C] | 22,0 | 16,6 | 18,8 | 20,3 | 20,4 | 20,8 | 21,6 | 20,7 | 20,8 | 20,9 |
Pri zmanjšanjem tlaku v zvonu, smo opazili, da so na stenah petrijevk nastali mehurčki. Ti so bili po naši oceni v primeru, ko smo črpalko vključili večkrat večji. Tvorbo mehurčkov smo pripisali temu, da je topnost plinov v vodi pri nižjem tlaku manjša.
Razlika mas petrijevk, ko tlaka ne znižujemo: ∆m0 = 0,07 ± 0,02g
Razlika mas petrijevk, ko črpalko vključimo enkrat: ∆m1 = 0,24 ± 0,02g
Razlika mas petrijevk, ko črpalko vključimo večkrat: ∆m2 = 0,67 ± 0,02g
Spreminjanje tlaka in temperature je za obe verziji poskusa prikazano na priloženih grafih.
Temeljitejši premislek nam odkrije, da nam verzija poskusa, ko črpalko vključimo zgolj enkrat, da boljši prikaz, kakšna je hitrost izhlapevanja pri nižjem tlaku. Čeprav nam v zvonu zaradi pomanjkljive tesnitve ni uspelo ustvariti konstantnega tlaka, je bil ta v povprečju nižji, kot v primeru, ko črpalke nismo vključili. Druga verzija poskusa je nezadostna, ker večkratna vključitev črpalke simulira veter, zato ne moremo sklepati, da je hitrejše izhlapevanje posledica nižjega tlaka in ne prisotnosti vetra. Pri prvi verziji pa smo predpostavili, da je časovni interval, ko je bila črpalka vključena, dovolj kratek, da lahko vpliv vetra zanemarimo.
Razmislimo še, kako temperatura vpliva na hitrost izhlapevanja. Po Romanovem mnenju voda izhlapeva, ker med molekulami vode in zraka poteče kemijska reakcija. Vemo, da je hitrost kemijske reakcije večja pri višji temperaturi. Roman torej trdi, da je hitrost izhlapevanja pri nižji temperaturi nižja. Tudi po teoretični razlagi je hitrost izhlapevanja pri nižji temperaturi manjša. Ugotovimo, da lahko tudi ob upoštevanju znižanja temperature, Romanovo razlago ovržemo.
Takšen rezultat smo pričakovali tudi glede na teorijo. Nižji tlak neposredno upočasni izhlapevanje. Za podrobnejšo razlago glej
Zaključki: Kaj pravi znanstvena avtoriteta.
Če bi želeli podati natančnejšo odvisnost hitrosti izhlapevanja od tlaka nad kapljevino, bi morali vpeljati nekaj izboljšav:
1. Tesnitev zvona bi morala biti boljša, tako da se tlak zaradi puščanja zraka ne bi spreminjal.
2. Temperatura v zvonu bi morala biti konstantna. To bi lahko poskusili doseči tako, da bi bil zvon ali del zvona sestavljen iz zelo dobrega toplotnega prevodnika.
3. Večkratna ponovitev vseh meritev.
4. V primeru, da bi bile razlike mas tako majhne, da bi bile znotraj napake tehtnice, bi izbrali daljši časovni interval.