Var vody za sníženého tlaku

Většina lidí na zdánlivě jednoduchou otázku: „Při jaké teplotě vře voda?“ odpoví: „Při teplotě 100 stupňů Celsia.“ To je odpověď správná pouze částečně, neboť teplota varu (nejen) vody závisí podstatně na vnějším tlaku. Při nižším vnějším tlaku vře voda při nižší teplotě (a je tedy např. nemožné ve vyšších nadmořských výškách uvařit brambory), při vyšším tlaku vře při teplotě vyšší (hospodyňky znají Papinův hrnec, jaderní fyzikové znají konstrukci chladicích okruhů jaderných elektráren, v nichž dosahuje voda teploty řádově 300 stupňů Celsia). Jednoduchým experimentem lze ukázat, že při sníženém tlaku vře voda při nižší teplotě, než je 100 stupňů Celsia. 

Příprava a provedení experimentu 

Experiment by bylo vhodné provést ve dvou krocích, nicméně první krok znají žáci běžně např. z přípravy čaje ke snídani. Prvním krokem experimentu by bylo uvést do varu vodu v kádince na plotýnkovém vařiči nebo pomocí ponorného vařiče. Tímto prvním krokem je připomenout (resp. uvědomit si), že var vody je definován tak, že ode dna nádoby s vodou vystupují bubliny syté páry. Tento stav nastává pouze tehdy, dosáhne-li tlak syté páry v nádobě nad kapalinou stejné hodnoty, jakou má vnější tlak vzduchu. Při běžných podmínkách (tj. při atmosférickém tlaku) tento stav nastává při teplotě přibližně 100 stupňů Celsia. To lze ověřit teploměrem zasunutým do nádoby s ohřívanou a následně se vařící vodou.

Ke druhému kroku experimentu budeme potřebovat kádinku s vodou (kterou můžeme pro lepší názornost obarvit potravinářským barvivem) a injekční stříkačku (viz obr. 1). Injekční stříkačku lze běžně zakoupit v lékárnách nebo ve zdravotnických potřebách za několik korun.

Pomůcky nutné k experimentu

Vodu o pokojové teplotě z kádinky nasajeme do injekční stříkačky, tu v ruce otočíme pístem dolů a opatrně z ní vytlačíme všechny bublinky vzduchu, které v ní mohly zůstat. Nyní stříkačku uchopíme ve svislé poloze pístem dolů do jedné ruky tak, že palcem ucpeme výtokový otvor stříkačky a ukazováčkem a prostředníčkem (resp. prostředníčkem a prsteníčkem) téže ruky sevřeme konec trubice stříkačky. Druhou rukou uchopíme píst. Popsaný způsob držení je zobrazen na fotografii na obr. 2.