Hvorfor stiger vannet?

Tenn et stearinlys eller telys som settes ned i et kar med vann. (Ikke ha så mye vann i karet at lyset velter, - husk Arkhimedes´ lov).

Et gjennomsiktig glass eller glassbeholder settes forsiktig over lyset slik at det fortsetter å brenne.

Etterhvert vil lyset slukke og vannet stige.

• Hvorfor slukket lyset?
• Hvorfor stiger vannet i glassbeholderen?

Lærerveiledning:

Faremomenter: Brennende fyrstikker, stearinlys og lettantennelig klær, hår etc.

Når den begrensete mengden oksygen i beholderen forbrukes ved forbrenningen vil etterhvert lyset slokke. Noen vil kanskje si at vannet stiger fordi oksygen forbrukes og siden lufta inneholder ca. 21% oksygen vil vannet stige ca. 1/5 opp i glassbeholderen. Læreren kan da respondere med at lages det ikke karbondioksid ved forbrenningen og ca. like mengder som oksygen ble forbrukt ?

Noen vil kanskje replisere at karbondioksid løser seg i vann. Det er riktig at CO₂ over tid kan løse seg i vann og mengden som løses er avhengig av partialtrykket, temperatur og saltholdighet i vannet.

Imidlertid, i den korte varigheten forsøket varer er det lite som rekker å løse seg ? Jfr. hastigheten for diffusjon av gasser i væskefase og gassfase (Ficks 1. og 2. lov). Mål pH i vannet før og etter forsøket.

Noen sier kanskje, det er ikke sukker vi forbrenner, men stearin. Det er riktig og her satt opp litt forenklet for stearinsyre:

Stearin inneholder forholdsvis mer karbon enn oksygen og det forbrukes mer oksygen enn det produseres karbondioksid. Jfr. høyt energiinnhold i fett sammenlignet med karbohydrater. Andre kommer kanskje på det svært viktige momentet: oppvarming av lufta mens man setter glasset forsiktig over lyset. Lufta utvider seg ved oppvarmingen, og ser man nøye etter kan det komme luftbobler ut fra glasskanten under vann. Når lyset slukker avkjøles lufta og trekker seg sammen, trykket synker og vannet stiger. Har man måleutstyr for temperaturmålinger f.eks. termokoblinger som responderer raskt kan man undersøke hvor høy temperaturen blir i lufta i glasset. Det er nå mulighet til å bringe inn gasslovene og beregning av volumer.

Sett et begerglass ned i en beholder med vann og monter samtidig en slange over vannflaten inne i glasset. Sug ut lufta og se at vannet stiger. Sug eksisterer ikke som fysisk begrep. Det blir her snakk om forskjellig trykk på innsiden og utsiden av glasset

Vil vannet stige høyere hvis man bruker to stearinlys enn ett ? Diskusjonen kan fortsette om enzymstyrt kontrollert forbrenning ved lav temperatur i cellenes mitokondrier (respirasjon, ånding) og fotosyntese. Deretter kan man snakke om vanntransport opp i høye trær hvor ifølge fysikkens lover tilsier at vanlig lufttrykk bare kan holde oppe en vannsøyle på ca. 10.3 meter (760 mm kvikksølv). Hvordan er det da mulig å få vann opp i et over 100 m høyt tre ? Forklaringen ligger her i adhesjon (vedhengskrefter), kohesjon (sammenhengskrefter) , tensjon og transpirasjonsteorien. Tenkt eksperiment: Hvis man fyller en 20 meter lang plastslange fullstendig med vann mens den ligger på bakken. Tetter igjen den ene slangeenden og setter den andre enden ned i vann og reiser slangen på høykant i hele sin lengde. Da vil vannet i slangen stå ca. 10 høyt , og i resten av slangen over dette vil det bli vakuum. Andre temaer som kan tas opp er guttasjon og rottrykk hos planter. Trykket under vann, hvor trykket stiger med en atmosfære for hver 10. meter. Innholdsstoffer i stearinlys. Aske. Trekull og forbrenning med begrenset tilgang på oksygen. Aktivt kull til medisinske formål og bortrensing av urenheter. Når man brenner trevirke eller for den saks skyld et stearinlys dannes det en rekke hydrokarboner som branngasser (metan, etylen osv.). I moderne katalysator ovnsteknologi setter man fyr på disse branngassene slik at de ikke slipper ut gjennom pipa. Forbrenning ved høy temperatur gir også nitrogenoksider (NO_x). Nitrogenoksidene oksideres i atmosfæren til nitrat, som sammen med svoveldioksid, som oksideres til sulfat, kommer ned med nedbøren som henholdsvis salpetersyre og svovelsyre. Hvilke stoffer i atmosfæren virker oksiderende i denne forbindelse ?

Det finnes mer karbondioksid i vann enn det man forventer ut fra Henrys lov, siden karbondioksid finnes i likevekt med andre former (bikarbonat og karbonat) som virker som et buffersystem i vannet. Det er også en kalsium-karbonsyrelikevekt. Høy pH i sjøvann gir høyt innhold av bikarbonat (HCO₃^-). Diskutér karbondioksid og løselighet i vann, drivhuseffekt, og binding av karbondioksid i skog.

Hvor kommer furua som står som modell på fyrstikkesken fra ? Vet du det gi meg beskjed (halvor.aarnes@bio.uio.no). Tror det er på Vestlandet et sted, og det stod en reportasje i A-magasinet for mange år siden som omhandlet dette. Vet noen bakgrunnen for at denne furua ble valgt ?

Er ganske sikker på at furua som står modell på fyrstikkesken er fra Grønøya nord for Vågaholmen, Meløy kommune, Nordland. Tror motivet har sin opprinnelse fra et maleri av en T. Holmboe; skriver Sandra Rødland i en E-post i januar 2004.

Fyrstikker har et hode som starter forbrenningen og et trestykke som begynner å brenne. Fyrstikken kan nederst ved hodet inneholde parafin, og i tillegg et impregneringsmiddel som hindrer gløding etter at fyrstikken er slukket f.eks. ammoniumdihydrogenfosfat (NH₄H₂PO₄, som frigir ammoniakk og danner et lag med fosforsyre. Det trengs også et bindemiddel som holder asken sammen etter forbrenning bestående av stivelse, glass og eventuelt et inert materiale som diatoméskall. Hodet inneholder et oksidasjonsmiddel (kaliumklorat) som gir oksygen, antimonsulfid (Sb₂S₃), svovel eller kull. Ripeflaten inneholder kjemikaler som trengs for å begynne å brenne pga. friksjonsvarmen som rødt fosfor, i tillegg til knust glass. Treverket i fyrstikken er vanligvis fra osp (Populus tremula) "Bladene hos osp står og skjelver fordi de er redd for å bli til fyrstikker". Den evige susingen fra ospebladene kommer av den flate bladstilken. Treverket i fyrstikken er vedvev (xylem) som har deltatt i transporten av vann og oppløste næringssalter fra rota til bladene. Finn andre eksempler på hva plantenes xylem (vedvev) kan benyttes til av mennesker.

 

"Tag vare! Tag vare!"

"For Pokker, det er jo

en Fyrstikke bare!"

 

Hør mig engang,

Hr. Paal og Hr. Per:

sig, ved I vel,

hvad en Fyrstikke er ?

Mon I forstaar

hvilken Evne og Magt

der er i en eneste

Fyrstikke lagt ?

 

Kan I vel fatte,

at den er istand

til endog at sætte

en Verden ibrand,

hvor Stoffets Betingelser ligger tilrette ?

 

Men saa du en tændsvanger

Fyrstikke dø,

saa vid, at der døde

en Flamme i Frø.

Den eied Gnisten,

se, det er Tingen.

-Og der er saa mange,

som eier slet ingen.

Per Sivle: En Fyrstikke. Fra En Fyrstikke og andre Viser (1898)

I de seinere år har ospeminermøllen spist opp deler av mesofyllet i ospebladene slik at det bare står sølvskimrende epidermis igjen på begge sider av bladene.

Tilbake til hovedside