a. Haihtuminen vaatii energiaa

Miksi urheilusuorituksen jälkeen kannattaa vaihtaa nopeasti märät vaatteet pois? Oletko koskaan pohtinut, mitä kiuaskivien lämpötilalle tapahtuu, kun kiukaalle heitetään vettä?  Entä mihin perustuu se, että pullossa oleva limsa jäähtyy, kun pullon ympärille kietoo märän pyyhkeen? Seuraavien tutkimusten avulla saatat keksiä näihinkin kysymyksiin vastauksia.

Välineet

  • vettä ja etanolia (esim. käsihuuhdetta)
  • kumilenkki
  • pyyhe
  • tuuletin ja pyyhkeitä

Tehtävänanto

Työ koostuu kolmesta osasta. Aluksi tutustutaan, miltä nesteen haihtuminen iholta tuntuu. Seuraavassa työssä selvitetään, mikä vaikutus haihtumisella on lämpötilaan. Lopuksi rakennetaan viilennyskone.

Työohje A

  • Kastele sormi vedellä. Heiluttele kättä sitten ilmassa. Mitä havaitset?
  • Kastele toinen sormi vedellä ja toinen etanolilla, käytä esimerkiksi käsihuuhdetta. Heiluttele kättä tai puhalla sormiin.
  • Millaisen eron havaitset?

Työohje B

  • Kiinnitä vanua lämpömittarin nestesäiliön ympärille ja kasta vanu etanoliin tai veteen.
  • Lue vanun lämpötila heti kastamisen jälkeen.
  • Heiluttele sitten mittaria ja tutki, mitä vanun lämpötilalle tapahtuu.
  • Pohdi töiden A ja B perusteella haihtumisen ja lämpötilan välistä yhteyttä.

Työohje C

Tehtäväsi on viilentää pulpetin pintaa rakentamalla viilennyskone pyyhkeen ja tuulettimen avulla. Suunnittele ensin mitä teet, tee koneen piirustukset ja toteuta kokeesi. Dokumentoi suunnitelmat ja työn eri vaiheet esimerkiksi valokuvin tai videoin. Kokoa kuvat ja videot esimerkiksi Google Slidesiin tai Powerpointiin.

  • Aseta lämpömittari pöydälle. Tutki lämpömittarin lukemaa koko kokeen ajan. Tarkka sähköinen lämpömittari toimii tässä työssä parhaiten.
  • Asettele märkä pyyhe lämpömittarin ympärille suunnittelemallasi tavalla. Pyyhe ei saa osua lämpömittariin.
  • Tuulettimen avulla saat haihdutettua nestettä pyyhkeestä nopeammin. Tutki myös, onko sillä merkitystä, että kastellaanko pyyhe kylmällä vai lämpimällä vedellä.
  • Pohdi lopuksi, millaisiin viilennystehtäviin keksimääsi ideaa voisi hyödyntää käytännössä.

Tietoa

Haihtuminen vaatii energiaa. Haihtumiseen tarvittava energia siirtyy haihtumistapahtumaan ympäristöstä. Sormen pinnalla oleva neste haihtuu, koska lämpöenergiaa siirtyy sormesta haihtuvaan veteen. Samalla sormi viilenee. Tämän takia hikoileminen viilentää ja märät vaatteet tuntuvat päällä kylmiltä. Etanoli haihtuu hieman vettä helpommin, joten sen haihtuminen iholta viilentää ihoa voimakkaammin kuin veden.

Ilmiötä voidaan tutkia myös mittaamalla.  Lämpömittariin kiinnitetty märkä vanu viilentää mittaria kun sitä heilutellaan ilmassa. Heiluttelu tehostaa haihtumista ja mittari viilenee nopeammin. Hyvin suunnitellulla ja toteutetulla viilennyskoneella voi saada ilman viilenemään mittarin kohdalla useita asteita.