Alai

Woda z kranu zawiera rozpuszczone w niej gazy atmosferyczne, takie jak azot i tlen. Gdy szklanka wypełniona wodą stoi przez kilka godzin, jej temperatura nieco wzrasta (woda staje się cieplejsza), co powoduje, że rozpuszczone w niej gazy wydostają się z wody i tworzą bąbelki wzdłuż wewnętrznej strony szklanki.

Napełnij szklankę wodą (o temperaturze pokojowej lub niższej) i pozostaw ją w spokoju na kilka godzin (możesz to zrobić, używając wody z kranu). W końcu zauważysz, że wzdłuż ścianki szklanki (wewnątrz) zaczynają pojawiać się bardzo małe bąbelki. Dlaczego tak się dzieje?

Solubility of gases in water

Woda, która wypływa z kranów i baterii, przechodzi przez rury, zanim dotrze do dużych zbiorników magazynowych. Dlatego też woda jest pod wyższym ciśnieniem niż normalnie (podczas gdy jest w rurach), a także jest chłodniejsza. Te dwa warunki są idealne do rozpuszczania niektórych gazów, które występują obficie w naszej atmosferze, w tym azotu i tlenu.

Gazy są bardziej rozpuszczalne w wodzie w niższych temperaturach

Gazy, ogólnie rzecz biorąc, są bardziej rozpuszczalne w wodzie, gdy jest ona w niższej temperaturze. Innymi słowy, można powiedzieć, że rozpuszczalność gazów w wodzie maleje wraz ze wzrostem temperatury wody. Poniższy wykres powinien pomóc zobrazować, w jaki sposób rozpuszczalność gazów zmienia się wraz ze zmianą temperatury.

Tendencja spadkowa rozpuszczalności gazów wraz ze wzrostem temperatury jest dość podobna do tego, jak ciśnienie pary wzrasta wraz z temperaturą. Widzicie, więcej cząsteczek gazu rozpuszcza się w wodzie, gdy jest ona zimna. Jednakże, gdy woda zaczyna się ocieplać (tj. temperatura wzrasta), energia kinetyczna cząsteczek gazu również wzrasta.

To pozwala tym cząsteczkom poruszać się swobodniej i zerwać wiązania międzycząsteczkowe, które trzymają je razem, uciekając w ten sposób z roztworu. Dlatego rozpuszczalność gazów maleje wraz ze wzrostem temperatury.

Zagrożenie dla życia wodnego z powodu zmieniających się temperatur wody

Temperaturowa zależność rozpuszczalności gazów w wodzie ma bezpośredni wpływ na życie stworzeń wodnych. Widzisz, stworzenia wodne, takie jak ryby, potrzebują tlenu do przetrwania, i otrzymują go z wody, w której żyją, absorbując rozpuszczony tlen (w wodzie) przez ich skrzela. Biorąc pod uwagę, że tlen jest bardziej rozpuszczalny w zimniejszych wodach, ważne jest, aby temperatura nie wzrosła powyżej pewnego limitu.

Jednakże, to jest dokładnie to, co dzieje się w tych dniach, głównie z powodu działalności człowieka. Elektrownie, na przykład, odprowadzają ogromne ilości gorącej wody do dużych zbiorników wodnych, które następnie podnoszą temperaturę wody i drastycznie wpływają na życie wodne. Jest to jeden z bardzo niepożądanych skutków takiej zależności rozpuszczalności gazów od temperatury.

Rozpuszczalność gazów w wodzie wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia

Choć ciecze i ciała stałe praktycznie nie wykazują zmian rozpuszczalności wraz ze zmianą ciśnienia wody, to gazy tak. Zaobserwowano, że gazy są bardziej rozpuszczalne w wodzie przy wyższych ciśnieniach. Napoje gazowane są doskonałym przykładem tego zjawiska.

Prawo Henry’ego

Wpływ zmiany ciśnienia wody na rozpuszczalność gazów może być wyjaśniony przez jedno z praw gazowych znane jako prawo Henry’ego. Stwierdza ono, że „ilość rozpuszczonego gazu jest proporcjonalna do jego ciśnienia cząstkowego w fazie gazowej”

Najprostszym sposobem wyjaśnienia tej zależności jest to, że wraz ze wzrostem ciśnienia cząsteczki gazu są wtłaczane do roztworu, dzięki czemu przyłożone ciśnienie może zostać złagodzone. Poniższy obraz powinien pomóc w lepszej wizualizacji tego zjawiska:

Dlaczego pęcherzyki powietrza tworzą się w szklance pełnej wody przez noc

Dzięki dwóm zjawiskom fizycznym, które omówiliśmy powyżej, woda z kranu staje się dobrym kandydatem (jeśli nie idealnym) do przechowywania rozpuszczonych gazów atmosferycznych. Jednakże, gdy ta woda zostanie wlana do szklanki i pozostawiona na kilka godzin w temperaturze pokojowej, jej ciśnienie zaczyna spadać, podczas gdy jej temperatura zaczyna rosnąć.

To sprawia, że rozpuszczone gazy w wodzie wydostają się z roztworu i tworzą pęcherzyki na chropowatych miejscach wewnątrz szklanki. Ponieważ zmiana temperatury nie jest tak gwałtowna (to znaczy woda nie przechodzi od schłodzonej do gorącej w ciągu kilku minut), musi minąć kilka godzin, zanim na szklance zaczną pojawiać się bąbelki.

.