Fréttablaðið - 07.01.2006, Síða 69

LAUGARDAGUR 7. janúar 2006
Risa-flugeldasýning við Ægissíðuna
Risa-Flugeldasýning
í Vesturbænum
KR-flugeldar og Landsbankinn
Vesturbæ, bjóða Vesturbæingum og
landsmönnum öllum á flugeldasýningu
ársins í kvöld um leið og við óskum
öllum gleðilegs árs með þökkum fyrir
gott ár.
Sýningin verður við Ægissíðuna
hjá Faxaskjóli og hefst kl. 18.00.
Laugardaginn 7. janúar
GETUR VATN FROSIÐ EF ÞAÐ GETUR
EKKI ÞANIST ÚT, TIL DÆMIS EF
VATNIÐ VÆRI LOKAÐ INNI Í ÞYKK-
UM STÁLKLUMPI?
Já, vatn getur frosið þótt það hafi
ekki tök á að þenjast út en til þess
þurfa hita- og/eða þrýstingsskilyrði
að vera með mjög sérstökum hætti
eins og hér verður greint frá.
Vatn þenst út þegar það frýs
Eins og alkunna er þenst vatn út
þegar það er fryst. Þetta gerist
við 0°C við staðalþrýsting sem
er ein loftþyngd. Þenslan kemur
til af því að vatnssameindirnar
breytast frá því að vera hreyf-
anlegar í vökvafasa í það að hafa
fasta innbyrðis afstöðu sökum
vetnistengja milli nærliggjandi
sameinda. Við slíka umbreytingu
myndast aukið holrými milli sam-
eindanna. Rúmmál efnisins eykst
því og eðlismassi þess, sem var
áður kallaður eðlisþyngd, lækkar.
Umrædd lögun íss er auðkennd
sem fasaform Ih.
Bræðslumarkið lækkar með aukn-
um þrýstingi
Þegar umhverfisþrýstingurinn
er aukinn lækkar bræðslumark
íss. Aukinn þrýstingur hefur líka
þau áhrif að holrýmið í ísforminu
verður minna og þar af leiðandi
munar minna um lækkun eðlis-
massans (eða rúmmálsaukning-
una) við storknunina. Þannig er
þessu farið frá 0°C bræðslumarki
og einnar loftþyngdar þrýsting
niður í um -22°C og rúmlega 2000
loftþyngdir (200 MPa). Við frekari
þrýstingsaukningu við lægri hita
lætur sameindalögun ísformsins
undan þrýstingnum, ef þannig má
að orði komast, með þeim hætti að
ísinn breytist í stöðugt eðlisþyngra
form með vaxandi þrýstingi (form
II, III o.s.frv.; sjá mynd). Samtals
eru þekkt um 13 mismunandi fasa-
form íss!
Lítum nú á umbreytingu efnisins
frá öðrum sjónarhóli. Ef umhverf-
isþrýstingur íss við 0°C er aukinn
úr einni loftþyngd þarf einungis
litla þrýstingsaukningu til að riðla
sameindalögun íssins og mynda
vökvaformið. Mun meiri þrýst-
ing þarf hins vegar til að riðla
lögun íss við meiri kulda. Lætur
nærri að um 145 loftþyngda þrýst-
ingsaukningu þurfi fyrir hverja
einnar gráðu kælingu þegar ís er
breytt í vökva á hitabilinu frá 0°C
til -22°C.
Frostveðrun og frostskemmdir
Athugum nú vatn á vökvaformi í
föstu rúmmáli þar sem þenslu efn-
isins er hamlað og skoðum hvað
gerist við kælingu og frystingu.
Vökvinn þrýstir í fyrstu á veggi
ílátsins með um einnar loftþyngd-
ar þrýstingi. Við 0°C mun frekari
þrýstingsaukning vegna ísmynd-
unar þegar í stað leiða til röskunar
íslögunarinnar og vökvi myndast.
Ísmyndun væri því ekki möguleg
við slíkar aðstæður. Við meiri kæl-
ingu á bilinu 0°C til um -22°C hefst
ísmyndun samfara þenslu efnisins
þar til þeim þrýstingsmörkum er
náð að sameindalögunin riðlast og
vökvaformið myndast. Þrýstings-
mörkin hækka með aukinni kæl-
ingu upp í um 2000 loftþyngdir
við -22°C. Þessi mikla þrýstings-
aukning á hitabilinu 0°C til -22°C
er einmitt orsök frostveðrunar og
bergmolnunar í náttúrunni sem
alþekkt er. Þetta er einnig ástæða
þess að varast ber að skilja eftir
vatn í vatnleiðslum utanhúss yfir
veturinn því hætta er á frosts-
kemmdum vegna þess hve þrýsti-
kraftur íssins getur orðið gríðar-
lega mikill. Fasalínuritið sýnir
að vatn sem lendir í miklu frosti
ásamt mótstöðu gegn þenslu getur
myndað svo gífurlegan þrýsting
að það getur brotið eða sprengt
næstum hvað sem er.
Breyting verður við hitastig undir
-22°C
Fyrir hitastig undir -22°C gegnir
hins vegar öðru máli. Þegar þrýst-
ingur vegna þenslu íss á forminu
Ih hefur náð um og yfir 2000 lof-
þyngdum umbreytist upphaflegi
íshamurinn í nýja hami sem hafa
sífellt meiri eðlismassa og minna
rúmmál, fyrst í III á bilinu frá
-22°C upp í um -34°C, síðan í II
fyrir lægri hita en -34°C; þá V, VI
o.s.frv.; sjá mynd.
Af fasalínuritinu á myndinni má
einnig lesa ýmislegt fleira skrýtið
sem gerist þegar vatn breytist í ís
við mikinn þrýsting. Þannig sést
dæmis, ef umhverfisþrýstingur á
vatni er aukinn upp í um 9000 loft-
þyngdir (900 MPa) við 20°C, að þá
myndast ís í ham VI.
Af ofangreindu er ljóst að eigin-
leikar þessa efnis sem við umgöng-
umst og snertum á degi hverjum,
vatnsins, eru margbreytilegri en
margan kann að óra fyrir.
Ágúst Kvaran, prófessor
í efnafræði við HÍ.
HVAÐAN ER ORÐIÐ KRUMMAFÓT-
UR KOMIÐ?
Orðið krummafótur er tiltölulega
ungt í málinu og fyrst og fremst
notað við börn. Algengasta merk-
ingin er að ‚hafa hægri skó á
vinstri fæti og vinstri skó á hægri
fæti‘ en einnig þekkist merkingin
‚að vera með sokkana niður um
sig‘. Það er líka kallað að vera með
kálfsfætur eða kálfslappir.
Hrafninn hefur þrjá stórar
tær sem vísa fram og eina sem
vísar aftur. Líklegasta skýring-
in á krummafæti er að spor eftir
hrafninn minni á lag á fæti þegar
farið hefur verið í rangan skó.
Guðrún Kvaran, prófessor,
forstöðumaður
Orðabókar Háskólans.
Frosið vatn og
krummafætur
VÍSINDAVEFUR
HÁSKÓLA ÍSLANDS
Vísindavefur Háskóla Íslands fjallar um öll vísindi, hverju nafni sem nefnast. Að
jafnaði birtast þar 15-20 ný svör í hverri viku. Meðal spurninga sem glímt hefur
verið við að undanförnu eru: Hvað merkir að vera snöfurmannlegur, hvað er
menningararfleifð, hvert er upphaf áramótabrennunnar á Íslandi og hvaðan
kemur orðið ballarhaf?
VÍSINDAVEFUR