Fysikk og Fascinasjon

en blogg om ny og gammel forskning, og om den fantastiske naturen


2 kommentarer

Oslos varmeste badevann

er Ulsrudvann! I dag, for eksempel: 22 grader, mot maksimalt 21 alle andre steder, i følge yr.no. Vi har vært strategiske nok til å bosette oss rett i nærheten, noe vi kan nyte godt av i disse dager.

Men hvorfor er egentlig Ulsrudvann ekstra varmt? Dette har jeg lurt på i blant, når jeg har svømt omkring der. Så til ære for denne deilige julidagen vil jeg lansere mine hypoteser, som kanskje holder mål og kanskje ikke:

1. Det er ikke så mye vann å varme opp. Jeg tror ikke vannet er så dypt. Ikke over alt, i det minste. Akkurat som det tar mer tid å nå kokepunktet når vannkokeren er full enn når du bare lager en kopp, må sola skinne lengre på et dypt vann for at det skal komme opp i en god badetemperatur.

2. Det er et ganske lite vann. Det gjør at mye av vannet er i nærheten av bredden, i motsetning til midt utpå. Her er det enda grunnere, og sola når helt ned og kan varme opp bunnen, som igjen varmer opp vannet nedenfra.

3. Gode solforhold. Det er ingen høye åser eller bergvegger inntil vannet, så det får sol på seg mesteparten av dagen.

4. Det er mange svaberg langs bredden. Sola varmer opp svabergene i løpet av dagen, og steinen er god til å lagre varme. Nedkjølingen av vannet i løpet av natta blir kanskje mindre enn den kunne ha vært uten varmen som er lagret i svabergene.

5. Vannet er brunt. Denne forklaringen hadde jeg ikke tenkt på før, men jeg overhørte noen som snakket om den i dag. Vannet i Ulsrudvann er faktisk ganske påfallende brunt, helt ulikt sin nabo Nøklevann, for eksempel. Jeg vet ikke hva som gir den brune fargen, men jeg vet hva brun farge betyr: At partiklene i vannet absorberer ganske mye av det synlige lyset som treffer dem. Lyset blir sugd opp av partiklene og omgjort til varme. Uten disse partiklene ville lyset ha fortsatt gjennom vannet og truffet bunnen. Det brune grumset virker som små varmekilder som er spredt i vannet. Jeg har ofte ønsket meg litt klarere vann i Ulsrudvann, men nå skal jeg kanskje slutte med det.

Jeg tar gjerne imot kommentarer og betraktninger om vanntemperaturer, vannfarge og slike ting. Ekstra glad blir jeg om noen kan fortelle meg hva som gir den brune fargen i Ulsrudvann. God sommer!

20130722-231502.jpg

Ulsrudvann er så varmt at selv kenguruene trives.

Advertisements


1 kommentar

Farvel, klesvask! Om stoffet som får alt til å prelle av

Antall visninger av filmen om nanobelegget Ultra-Ever Dry, som får klær og gjenstander til å holde seg rene nesten uansett hva du gjør med dem, nærmer seg syv millioner. Verden er tydeligvis klar for et slikt vidunderstoff. Men hvordan virker det egentlig?

Regnet som falt på dette hydrofobe hagebordet har samlet seg til dråper. På den delen av bordet som stod under tak, kom det mindre vann og derfor ble dråpene også mindre.

Regnet som falt på dette hydrofobe hagebordet har samlet seg til dråper. På den delen av bordet som stod under tak, kom det mindre vann, og derfor ble dråpene også mindre.

Overflater som hater alt

Noe av det jeg syntes var overraskende med Ultra-Ever Dry er at både olje og vann preller av. Vanligvis kan man dele inn stoffer i de som liker vann, og de som liker olje. Liker du olje, så hater du vann, og motsatt. Men her har vi altså et stoff som hater begge deler.

Nå vet ikke jeg akkurat hva dette vidundermiddelet er laget av, men det finnes en gruppe stoffer som ikke liker noen ting: Fluorkarboner. (At flourkarbonene kanskje ikke er de beste for kroppen og miljøet vil jeg overlate til noen andre å si noe om). Disse ligner på hydrokarbonene, som vi er vant til å treffe i form av olje, for eksempel, bortsett fra at det lille hydrogenatomet er byttet ut med fluor. Hverken hydrokarboner eller fluorkarboner har noe særlig til overs for vann, men hydrokarboner liker de fleste av de andre vannhatende stoffene.

I hydrokarbonene kan elektroner svinge seg frem og tilbake mellom karbonatomene og hydrogenatomene, og når to overflater kommer i nærheten av hverandre, kan elektroner i flere molekyler begynne å svinge i takt. Denne trivelige dansingen vil de gjerne fortsette med, så man må bruke litt kraft for å få dem fra hverandre igjen.

Fluoratomene har mer muskler enn de små hydrogenene. Når de først har fått tak i et elektron, så holder de det godt fast. Kommer en annen overflate og vil danse, så sier fluoren at nei du, dette elektronet er alt for lite for dans og moro. Så blir det ingen fest. Fluorkarbonene er en skikkelig asosial gjeng.

Rosineffekten

Om du ikke allerede har prøvd det, er du nødt til å gjøre dette neste gang du drikker farris: Slipp en rosin oppi glasset. Rosinen blir liggende på bunnen av glasset en stund mens det dannes bobler nedi rynkene i skallet. Når boblene har blitt store nok, løfter de rosinen opp til overflaten der den blir liggende og duppe og snurre litt. Boblene vil etterhvert sprekke slik at rosinen detter ned igjen, der den samler opp nye bobler, og det hele gjentar seg. Har du flere rosiner i glasset får du en hel liten rosinballett. Bedre enn TV.

20130709-070755.jpg

Klare til avgang!

Overflaten til rosinen er av den typen som ikke er spesielt glad i vann. I farrisen svømmer mange CO2-molekyler som gjerne vil bli til gass, men synes det er vanskelig å dytte bort vannet for å lage en boble. På rosinoverflaten er det mange groper og sprekker der gassen trives. Gassmolekylene synes nemlig det er vemmelig å være den som sitter ytterst i bobla når det betyr at de må være inntil vannmolekylene, men er de er helt fornøyde med å være ytterst når de kan kose seg på rosinflateveggene i en sprekk. Så lenge det bare er noen få molekyler som må ta drittjobben i sprekkåpningen, går det greit å lage en boble. I farrisen er CO2-molekylene såpass desperate etter å unnslippe at når en boble først er dannet, vil den fortsette med å vokse til den er stor nok til å stige til overflaten.

Legger du en vanndråpe på en vannhatende overflate, vil en kile av luft eller gass skli innunder kantene av dråpen og løfte den opp. Allikevel er midten av dråpen i kontakt med underlaget, og det skal littegrann kraft til for å få dråpen av. På den superhydrofobe Ultra Ever-Dry sklir vanndråpene av så lett som bare det. Dette skyldes rosineffekten. Vidunderbelegget består av kantete nanopartikler med massevis av groper og hulrom mellom, der fiendtlige molekyler ikke lar vannet slippe inn. En dråpe som faller på dette underlaget vil bare være i kontakt med underlaget på noen få, ørsmå topper. Ellers flyter den på en pute av luft. Derfor skal det bare en nesten umerkelig helning til for at dråpen skal trille av.

Dersom nanopartiklene er dekket av fluorkarboner, får hverken vann eller olje muligheten til å feste seg på overflaten. Farvel, klesvask! Problemet med Ultra-Ever Dry er at belegget gir alle overflater en matt, hvit farge. Dette har selvfølgelig også en fascinerende årsak. Men det får vi spare til en annen gang.


3 kommentarer

Klesvaskfysikk

klesvaskJeg er mamma og jeg blogger, så i dag tar jeg for meg et skikkelig mammabloggtema. Hva er det egentlig som foregår der inne i vaskemaskinen?

To typer møkk

Sånn kort fortalt, så finnes det to typer møkk.

Den ene typen elsker å være sammen med vann, og er derfor ikke noe å bry seg om. Hold plagget under springen og skyll bort.

Den andre typen møkk er den som hater vann. Den er verre. Den vil klamre seg fast til klesfibrene når vannet kommer i nærheten.

Stoffer som hater vann er glade i olje. Derfor er olje et godt middel for å løse opp møkk. Dette kan være fint for sarte barnerumper, men ikke fullt så bra for klærne dine ettersom du ikke får bort olja fra klærne etterpå. Det du trenger er noe som kan lokke møkka vekk fra klesfibrene og holde den i vannet slik at den kan skylles bort og vekk.

Kravstore rumpetroll

Hovedingrediensen i de fleste vaskemidler er en type molekyler som heter surfaktanter. Surfaktantene ligner litt på treåringer: De har veldig sterke og selvmotsigende krav. Surfaktantene er bygget opp som små rumpetroll, med et hode som elsker å være i vann, og en hale som lider av alvorlig vannskrekk. Når surfaktantene blandes ut i vann, legger mange molekyler seg kinn mot kinn med halene pekende inn mot midten av en kule. På denne måtene får hodene bade mens halene holdes tørre. Disse små vannelskende klumpene sprer seg villig utover i vannet.

Redde rusk får god hjelp

For å få klærne rene må møkka først løsnes fra underlaget. Dette gjør vi ved å varme opp vannet (olje blir for eksempel mer flytende når den er varm) og ved å bevege på klærne i vannet, så møkka ristes løs.

Når små biter av møkk så er løsnet, har de det helt fryktelig der ute i vannet. Det er her såpa kommer inn i bildet. Små rumpetroll som befinner seg i nærheten fester seg med den vannhatende halen på overflaten av den lille møkkebiten, mens det vannelskende hodet stikker ut. Kinn mot kinn danner rumpetrollende et vannelskende skall rundt rusket, som kan flyte avgårde uten å måtte befatte seg med noen av de ekle vannmolekylene.

Enkelt og greit, dette er hovedprinsippet bak de aller fleste vaskemidler.

I den tynne filmen som blir til veggen i såpebobla ligger to lag med surfaktant-rumpetroll med halene ut i lufta og hodene inn mot et tynt lag med vann. Kjempesåpebobler trenger i tillegg noen molekyler med glyserol som kan legge seg mellom surfaktanthodene og passe på at ikke de små vannmolekylene ikke kan komme seg ut i lufta.

I den tynne filmen som blir til veggen i såpebobla er et tynt vann lag stengt inne mellom to lag surfaktant-rumpetroll som stikker halene ut i lufta. Kjempesåpebobler trenger i tillegg noen molekyler med glyserol som kan legge seg mellom surfaktanthodene og passe på at ingen av de små vannmolekylene unnslipper.