Suchý ľad je plynný oxid uhličitý schladený na teplotu pod -78,5 °C tak, aby zmenil svoje skupenstvo na pevné. Kov je dobrý vodič tepla, čo znamená, že môže tepelnú energiu prenášať efektívne, teda rýchlo. Ako dopadne ich vzájomný dotyk?
Videonávod týchto experimentov, ako aj všetkých predchádzajúcich, nájdete na stránke video.matfyzjein.sk/experimenty.
Bzukot dotyku
Pomôcky: suchý ľad, kovové kliešte
Postup: Uchopíme suchý ľad do kovových klieští izbovej teploty a podržíme.
Pozorovanie: Ozve sa typický zvuk pripomínajúci syčanie či bzukot. Po chvíľke tento zvuk ustane. Stane sa tak v okamihu, keď sa teplota klieští priblíži teplote suchého ľadu.
Tanec mince
Pomôcky: suchý ľad, minca
Postup: Suchý ľad položíme na podložku tak, aby sa nekĺzal. Mincu uchopíme pevne medzi prsty a jej hranu vnoríme do suchého ľadu. Keď sa minca zaborí, necháme ju tam voľne uloženú.
Pozorovanie: Minca majúca teplotu okolia pôsobí na ľad ako píla, ktorá ho ľahko nareže. Ak mincu necháme v tejto štrbine voľne ležať, začne sa triasť a vydávať špecifický zvuk spomenutý v prvom pokuse.
Ako vznášadlo
Pomôcky: suchý ľad, kovová podložka
Postup: Kúsok suchého ľadu položíme na kovovú podložku izbovej teploty a jemne ho postrčíme.
Pozorovanie: Suchý ľad sa na kovovej podložke správa ako vznášadlo. Kĺže sa po jej povrchu veľmi hladko a takmer bez trenia.
Vysvetlenie
Všetky tri pokusy majú spoločný dotyk kovu a suchého ľadu, teda dvoch povrchov, ktoré majú veľký rozdiel teplôt, približne 100 °C. Pri tomto dotyku dochádza k prudkej sublimácii oxidu uhličitého. Ten vytvára akýsi vankúšik, po ktorom sa môže suchý ľad kĺzať po podložke. Kov ako výborný vodič dokáže suchý ľad zásobovať prísunom ďalšej tepelnej energie z okolia, a tak môže tento proces fungovať dostatočne dlho, aby sme ho zaznamenali. Búrlivé uvoľňovanie sa plynu, ktorý prechádza drobnými štrbinami ľadu, spôsobuje zvuk stovky malých píšťaliek. Zvuk pokračuje až do okamihu, keď sa teplota kovu a suchého ľadu nepriblíži a jav ustane. Minca sa vďaka vloženiu do štrbiny raz chladí z jednej strany a raz z druhej. Uvoľňujúci sa plyn ju prehadzuje zo strany na stranu a tak zdanlivo tancuje.
Tepelná vodivosť
Pomôcky: suchý ľad, kovová podložka, nevodivá podložka z polystyrénu alebo peny
Postup: Rovnako veľké kúsky suchého ľadu položíme na podložky. Jeden kúsok na tepelne nevodivú podložku z peny a druhý na tepelne vodivú kovovú podložku.
Pozorovanie: Kúsky necháme umiestnené v rovnakých tepelných podmienkach. Môžeme pozorovať, že suchý ľad uložený na kovovej podložke sa roztopí za výrazne kratší čas ako druhý kúsok položený na pene. Na videu je krásne vidieť kryštalizáciu vzdušnej vlhkosti na vrchnej časti suchého ľadu.
Vysvetlenie: Pokus demonštruje vysokú vodivosť kovovej podložky, ktorá je schopná dodávať suchému ľadu výrazne väčšie množstvo tepelnej energie na jeho sublimáciu. Penová podložka je, naopak, výborným tepelným izolantom, ktorý chráni suchý ľad pred prudkou sublimáciou.
Obidva kúsky prijímajú tepelnú energiu aj z okolitého vzduchu, no tento jav je výrazne slabší a nemá veľký vplyv na pokus vďaka vode nachádzajúcej sa prirodzene vo vzduchu. Voda zo vzduchu kryštalizuje na povrchu kúskov ľadu a vytvára akúsi vrstvu zloženú z ľadu a vzduchu, takže tvorí ochrannú vrstvu proti ďalšej sublimácii.
PaedDr. Soňa Gažáková, PhD.
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave
Karin Iková
Foto a video Stanislav Griguš
Svoje realizácie experimentov môžete posielať na adresu sona.gazakova@fmph.uniba.sk.
