A csapvízben olyan légköri gázok vannak oldva, mint a nitrogén és az oxigén. Ahogy a vízzel töltött pohár néhány órán át kint áll, a hőmérséklete kissé megemelkedik (a víz felmelegszik), ami miatt a benne oldott gázok kilépnek a vízből, és buborékokat képeznek a pohár belseje mentén.
Tölts meg egy poharat vízzel (szobahőmérsékletű vagy annál alacsonyabb), és hagyd néhány órán át érintetlenül (ezt csapvízzel is megteheted). Végül észre fogja venni, hogy nagyon apró buborékok kezdenek megjelenni a pohár oldala mentén (a belsejében). Miért történik ez?
A gázok oldhatósága a vízben
A csapokból és csapokból kijövő víz csöveken keresztül halad, mielőtt nagy tárolótartályokba kerül. Ezért a víz a szokásosnál nagyobb nyomáson van (amíg a csövekben van), és hűvösebb is. Ez a két körülmény ideális ahhoz, hogy bizonyos, a légkörünkben nagy mennyiségben előforduló gázokat, köztük a nitrogént és az oxigént is feloldja.
A gázok hidegebb hőmérsékleten jobban oldódnak a vízben
A gázok általában jobban oldódnak a vízben, ha az alacsonyabb hőmérsékleten van. Más szóval azt mondhatjuk, hogy a gázok vízben való oldhatósága a víz hőmérsékletének növekedésével csökken. Az alábbi grafikon segíthet szemléltetni, hogyan változik a gázok oldhatósága a hőmérséklet változásával.
A szén-dioxid vízben való oldhatóságának változása a hőmérséklet növekedésével
A gázok oldhatóságának csökkenő tendenciája a hőmérséklet növekedésével nagyon hasonló ahhoz, ahogy a gőznyomás nő a hőmérséklettel. Látod, több gázmolekula oldódik a vízben, ha hideg van. Amikor azonban a víz melegedni kezd (azaz a hőmérséklet emelkedik), a gázmolekulák mozgási energiája is megnő.
Ez lehetővé teszi, hogy ezek a molekulák szabadabban mozogjanak, és felbontsák az őket összetartó intermolekuláris kötéseket, így kiszabadulnak az oldatból. Ezért csökken a gázok oldhatósága a hőmérséklet emelkedésével.
Veszély a vízi élővilágra a víz hőmérsékletének változása miatt
A gázok vízben való oldhatóságának hőmérsékletfüggése közvetlen hatással van a vízi élőlények életére. Ugyanis a vízi élőlényeknek, például a halaknak oxigénre van szükségük a túléléshez, és ezt a vízből nyerik, amelyben élnek, azáltal, hogy kopoltyúikon keresztül felszívják az oldott oxigént (a vízben). Mivel az oxigén jobban oldódik a hidegebb vizekben, létfontosságú, hogy a hőmérséklet ne emelkedjen egy bizonyos határérték fölé.
Az erőművek által kibocsátott hulladékok növelik a víz hőmérsékletét, veszélyeztetve ezzel a tengeri élővilágot (Fotóhitel: Flickr)
Ez azonban manapság pontosan ez történik, nagyrészt az emberi tevékenységeknek köszönhetően. Az erőművek például hatalmas mennyiségű forró vizet bocsátanak a nagy víztömegekbe, ami aztán megemeli a víz hőmérsékletét, és drasztikusan befolyásolja a vízi élővilágot. Ez a gázok oldhatóságának ilyen hőmérsékletfüggésének egyik nagyon nemkívánatos következménye.
A gázok vízben való oldhatósága a nyomás növekedésével nő
Noha a folyadékok és a szilárd anyagok gyakorlatilag nem mutatnak oldhatósági változást a víznyomás változásával, a gázok igen. Megfigyelték, hogy a gázok nagyobb nyomáson jobban oldódnak vízben. A szénsavas italok kiváló példái ennek a jelenségnek.
Henry törvénye
A víznyomás változásának hatása a gázok oldhatóságára a Henry-törvény néven ismert egyik gáztörvénnyel magyarázható. Ez kimondja, hogy “az oldott gáz mennyisége arányos a gázfázisban lévő parciális nyomásával.”
Ez a függőség legegyszerűbben úgy magyarázható, hogy a nyomás növekedésével a gázmolekulák az oldatba kényszerülnek, hogy az alkalmazott nyomás enyhülhessen. A következő kép segíthet ezt jobban szemléltetni:
Miért képződnek buborékok egy vízzel teli pohárban egy éjszaka alatt
A fent tárgyalt két fizikai jelenség miatt a csapvíz jó jelölt (ha nem is ideális) az oldott légköri gázok tárolására. Ha azonban ezt a vizet egy pohárba öntjük, és néhány órán át szobahőmérsékleten hagyjuk, a nyomása csökkenni kezd, miközben a hőmérséklete emelkedni kezd.
Pici buborékok képződnek egy pohár vízben egy éjszaka alatt (Photo Credit : )
Ezáltal a vízben oldott gázok kilépnek az oldatból és buborékokat képeznek a pohár belsejének érdes pontjain. Mivel a hőmérsékletváltozás nem olyan gyors (vagyis a víz nem változik néhány perc alatt hűvösből perzselően forróvá), eltart néhány óráig, amíg a buborékok megjelennek az üvegen.