I. Provedení pokusu

Kdy voda vaří? Sůl (Vliv příměsí na teplotu varu)

Pomůcky

• Plotýnka, vařič, nádoba (hrnec)
• Voda
• Kuchyňská sůl (chlorid sodný)
• Teploměr
• Lžíce na míchání

Popis

V tomto experimentu budete porovnávat teplotu varu čisté vody a vody silně osolené a zjistíte, jak se tyto dvě teploty liší. V první části uvedete v nádobě do varu čistou vodu a změříte její teplotu. Následně ji přímo na vařiči silně osolíte a budete sledovat vývoj teploty opět do okamžiku, kdy dojde k intenzivnímu varu v celém objemu.

Princip

Rozpuštění soli ve vodě je způsobeno disociací iontové sloučeniny (soli) v polární vodě, doprovázenou hydratací iontů. Přítomnost iontů v roztoku brání molekulám vody v jejich přechodu do plynné fáze, protože k přerušení vazeb mezi ionty a vodou je potřeba více energie.

Ebulioskopický efekt: To vede ke zvýšení bodu varu roztoku oproti čisté vodě. Stručně řečeno: Sůl „drží“ vodu v nádobě a brání jí v odpařování. Musíme tedy dosáhnout vyšší teploty, aby se voda dokázala osvobodit a začala vřít.

Pozor!

Nebezpečí opaření! Při manipulaci s vroucí vodou a horkou párou buďte maximálně opatrní.

Pozor na korozi: Sůl je agresivní! Po experimentu vše pečlivě opláchněte čistou vodou.

Postup

1. Instalace: Do nádoby vložte teploměr tak, aby byla špička ponořená, ale elektronika zůstala bezpečně mimo dosah horké páry.
2. Zahřívání čisté vody: Naplňte čistou vodou hrnec a přiveďte ji k varu.
3. Přidání soli: Nasypte do nádoby velké množství soli.
4. Sledování: Sledujte nejprve pokles teploty (ihned po nasypání) a poté nárůst teploty nad původní hodnotu teploty varu.
5. Měření varu: Zaznamenejte přesnou teplotu v okamžiku, kdy v nádobě opět nastane intenzivní var (bublání v celém objemu).
6. Porovnání: Naměřené hodnoty bodu varu čisté a slané vody mezi sebou porovnejte a zapište rozdíl.

Poznámky

K zamyšlení: Proč se při vaření těstovin doporučuje solit vodu až ve chvíli, kdy vře? (Voda s rozpuštěnou solí vyžaduje k varu vyšší teplotu, takže ohřev neosolené vody na bod varu je o něco rychlejší).

Na grafu teploty ukažte okamžik, kdy jste do nádoby přisypali sůl. Jak se v tom bodě vyvíjela teplota? (Klesla, neboť sůl měla pokojovou teplotu a tak vodu na okamžik ochladila. Pak se ale opět teplota dostala zpět na bod varu. Tentokrát ale na bod varu vody osolené, a ten byl vyšší!)

Tip: Zkuste experiment s různou koncentrací soli. Bude bod varu stoupat s množstvím přidané soli?

Provázanost

Tento pokus přímo navazuje na studium fázových přeměn a navazuje na pokus „Kdy voda vaří? Tlak“.

Ebulioskopický efekt (zvýšení bodu varu) je opačným jevem ke kryoskopickému efektu (snížení bodu tuhnutí), který využíváme v zimě při solení silnic. (Viz úlohu “Jak ochladit led?”)

II. Pracovní list – protokol

Kdy voda vaří? Sůl (Vliv příměsí na teplotu varu)

Jména: __________________________ Datum: __________________________

Pojmy

Vyjmenujte klíčové fyzikální pojmy, se kterými jsme se dnes seznámili.

Teplota varu, skupenská přeměna (vypařování), nasycený roztok, koncentrace, ebulioskopie, energie vazby.

Poučka

Jakou zákonitostí chceme ověřit? Napište sem vzorec, definici, nebo fyzikální poučku, kterou ověřujeme.

Teplota varu roztoku je vyšší než teplota varu čistého rozpouštědla (vody). 

Badatelská hypotéza: Pokud do vody přidáme sůl, bude její teplota varu vyšší než teplota varu čisté vody za daného tlaku.

Pozorování

Nezávislá proměnná (Co jsme v pokusu ovlivňovali)

Jakou veličinu v pokusu měníme? 

Koncentraci soli ve vodě (čistá voda vs. slaný roztok).

Čím jsme změnu měřili a kontrolovali? 

Množství soli (hmotnost nebo počet lžic) a objem vody v nádobě.

Závislá proměnná (Co jsme z pokusu vypozorovali)

Jaká veličina se v pokusu mění? 

Teplota, při které kapalina dosáhne varu.

Čím jsme tyto změny měřili? 

Digitálním teploměrem.

Poznatek

Co jsme zjistili? Naměřená závislost obou proměnných. Vlastními slovy vyjádřete, co jste v pokusu (ne)ověřili.

Zjistili jsme, že slaná voda vřela při teplotě cca …, což je o … více než u vody čisté. Hypotéza se (ne)potvrdila.

Praxe

Kde se s tímto principem setkáme v běžném životě?

Vaření: Voda s rozpuštěnou solí vyžaduje k varu vyšší teplotu, takže ohřev neosolené vody na bod varu je o něco rychlejší a energeticky výhodnější. Solení vody na brambory nebo těstoviny (voda v hrnci má díky soli o něco vyšší teplotu, což může mírně ovlivnit rychlost vaření uvnitř potraviny). Při vaření tedy nejprve přivedeme k varu čistou vodu, pak do ní teprve vložíme sůl a potraviny, které chceme uvařit.

Průmysl: Využití přísad k posunu teploty varu v uzavřených chladicích systémech.