Formen der Wärmeenergie: kochendes Wasser und atmosphärischer Druck

Wenn Sie jemals aus einer abgepackten Kuchen- oder Keksmischung gebacken haben, haben Sie wahrscheinlich die Warnung bemerkt, dass Backzeiten variieren. Dies liegt daran, dass die Höhe des Bereichs, in dem Sie backen, die erforderliche Backzeit beeinflusst. Lebst du in New Orleans? Dann sind Sie auf Meereshöhe oder darunter. In Colorado? Sie befinden sich also über dem Meeresspiegel. Ihr Kuchen bleibt je nach Standort mehr oder weniger lange bei der vorgeschriebenen Temperatur im Ofen.

Das letzte Mal haben wir erfahren, wie die vom Wasser absorbierte Wärmeenergie bestimmt, ob es in einem der drei Zustände Materie, Gas, Flüssigkeit oder Feststoff existiert. Wir haben auch erfahren, dass bei dem atmosphärischen Druck auf Meereshöhe, der ungefähr 14,7 beträgt Pfund pro Quadratzoll (PSI) beträgt der Siedepunkt von Wasser 212 ° F. Auf Meereshöhe herrscht auf jedem Quadratzoll der Wasseroberfläche ein Luftdruck von 14,7 Pfund. Wieder sagte ich der Meeresspiegel aus einem Grund.

Der Siedepunkt von Wasser hängt ebenso wie die Backzeiten von Kuchenteig von dem Druck ab, der von der umgebenden Atmosphäre auf seine Oberfläche ausgeübt wird. Wenn Wärmeenergie absorbiert wird, bewegen sich die Wasser- oder Teigmoleküle im Kuchen. Tatsächlich ist die gemessene Temperatur ein Spiegelbild dieser molekularen Bewegung. Je mehr Wärmeenergie absorbiert wird, desto schneller bewegen sich die Moleküle, wodurch die Temperatur steigt.

Wenn die Wassertemperatur in unserem Wasserkocher auf Meereshöhe ihren Siedepunkt von 212 ° F erreicht, haben die Dampfmoleküle in den sich bildenden Blasen genug Energie, um den atmosphärischen Druck an der Wasseroberfläche zu überwinden. Sie werden durch die Luft transportiert und entweichen als Dampf.

Kessel

Wenn wir uns beispielsweise in den Rocky Mountains auf einer Höhe von 7000 Fuß über dem Meeresspiegel befinden, beträgt der atmosphärische Druck nur 10,8 PSI. Dort oben ist weniger Luft. Das bedeutet, dass auf der Wasseroberfläche weniger Luftdruck herrscht, wodurch sich Dampfmoleküle viel leichter zu Blasen formen und die Oberfläche verlassen können. Infolgedessen ist der Siedepunkt in den Rocky Mountains viel niedriger als auf Meereshöhe, 196 ° F gegenüber 212 ° F.

Experte für Nutzkessel

Was wäre, wenn das Wasser in einer Umgebung kochte, deren Druck noch höher als der atmosphärische war? Wir werden nächste Woche sehen, wie wir diese gespeicherte Energie gut nutzen können, wenn wir mit unserer Diskussion darüber beginnen, wie Dampf in Elektrizitätswerken verwendet wird.

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