Hva er boblene i kokende vann?

Boble kjemisk sammensetning

Dorling Kindersley / Getty Images

Bobler form når du kok vann . Har du noen gang lurt på hva som er inni dem? Oppstår det bobler i andre kokende væsker? Her er en titt på den kjemiske sammensetningen av boblene, om kokende vannbobler er forskjellige fra de som dannes i andre væsker, og hvordan du koker vann uten å danne noen bobler i det hele tatt.

Raske fakta: Kokende vannbobler

• I utgangspunktet er boblene i kokende vann luftbobler.
• Bobler i vann kokt opp består av vanndamp.
• Hvis du koker opp vann, kan det hende at det ikke dannes bobler. Dette kan føre til eksplosiv koking!
• Det dannes bobler i andre væsker også. De første boblene består av luft, etterfulgt av dampfasen til løsningsmidlet.

Inne i kokende vannbobler

Når du først begynner å koke vann, er boblene du ser i utgangspunktet luftbobler. Teknisk sett er dette bobler dannet fra de oppløste gassene som kommer ut av løsningen, så hvis vannet er i en annen atmosfære, vil boblene bestå av disse gassene. Under normale forhold er de første boblene stort sett nitrogen med oksygen og litt argon og karbondioksid .

Når du fortsetter å varme opp vannet, får molekylene nok energi til å gå over fra væskefasen til gassfasen. Disse boblene er vanndamp. Når du ser vann som koker, er boblene utelukkende vanndamp. Vanndampbobler begynner å dannes på kjernedannelsessteder, som ofte er små luftbobler, så når vannet begynner å koke, består boblene av en blanding av luft og vanndamp.

Både luftbobler og vanndampbobler utvider seg når de stiger fordi det er mindre trykk som presser på dem. Du kan se denne effekten tydeligere hvis du blåser bobler under vann i et svømmebasseng. Boblene er mye større når de når overflaten. Vanndampboblene starter større ettersom temperaturen blir høyere fordi mer væske blir omdannet til gass. Det ser nesten ut som om boblene kommer fra varmekilden.

Mens luftbobler stiger og utvider seg, krymper noen ganger dampbobler og forsvinner når vannet endres fra gasstilstanden tilbake til flytende form. De to stedene hvor du kan se bobler krympe er i bunnen av en panne rett før vannet koker og på toppen. På den øvre overflaten kan en boble enten bryte og slippe dampen ut i luften, eller hvis temperaturen er lav nok, kan boblen krympe. Temperaturen ved overflaten av kokende vann kan være kjøligere enn den nedre væsken på grunn av energien som absorberes av vannmolekyler når de skifter fase.

Hvis du lar det kokte vannet avkjøles og umiddelbart koke den på nytt , vil du ikke se oppløste luftbobler dannes fordi vannet ikke har hatt tid til å løse opp gass. Dette kan utgjøre en sikkerhetsrisiko fordi luftboblene forstyrrer overflaten av vannet nok til å forhindre at det koker eksplosivt (overoppheting). Du kan observere dette med vann i mikrobølgeovn . Hvis du koker vannet lenge nok til at gassene slipper ut, lar vannet avkjøles og koker det umiddelbart opp igjen, kan overflatespenningen til vannet hindre væsken i å koke selv om temperaturen er høy nok. Deretter kan det å støte på beholderen føre til plutselig, voldsom koking!

En vanlig misforståelse folk har er å tro at bobler er laget av hydrogen og oksygen. Når vann koker, endrer det fase, men de kjemiske bindingene mellom hydrogen- og oksygenatomene brytes ikke. Det eneste oksygenet i noen bobler kommer fra oppløst luft. Det er ingen hydrogengass.

Sammensetning av bobler i andre kokende væsker

Koker du andre væsker i tillegg til vann, oppstår samme effekt. De første boblene vil bestå av eventuelle oppløste gasser. Når temperaturen kommer nærmere væskens kokepunkt, vil boblene være dampfasen til stoffet.

Koking uten bobler

Mens du kan koke vann uten luftbobler bare ved å koke det på nytt, kan du ikke nå kokepunktet uten å få dampbobler. Dette gjelder andre væsker, inkludert smeltede metaller. Forskere har oppdaget en metode for å forhindre bobledannelse. Metoden er basert på Leidenfrost effekt , som kan sees ved å drysse vanndråper på en varm panne. Hvis overflaten av vannet er belagt med et svært hydrofobt (vannavvisende) materiale, dannes det en damppute som hindrer bobling eller eksplosiv koking. Teknikken har ikke mye bruk på kjøkkenet, men den kan brukes på andre materialer, potensielt redusere overflatemotstand eller kontrollere metallvarme- og kjøleprosesser.