Náttúrufræðingurinn - 1981, Blaðsíða 142

hærri en þessi gufuþrýstingur við ríkj-
andi hita, getur vatnið ekki myndað
gufubólur. Við 250°C hita er gufu-
þrýstingur t. d. 39,8 bör. Ef rikjandi
þrýstingur í vatninu er hærri en þetta,
megnar gufan ekki að ryðja sér rúms.
Streymi vatnið hins vegar upp án þess
að kólna og komi á svæði með lægra
vatnsþrýstingi en 39,8 bör, brýst gufan
laus. Uppleyst gas í vatni hefur til-
hneigingu til að rjúka úr vatninu og
mynda gasþrýsting til viðbótar gufu-
þrýstingnum. Þeir vinna saman að
bólumyndun og því getur suða í gasriku
vatni hafist við hærri umhverfisþrýsting
en suða í hreinu vatni.
Gufa er orkuríkari hamur en vatn.
Hamskiptin krefjast orku, sem vatnið
lætur gufunni i té. Þessi orka er kölluð
uppgufunarvarmi og hana tekur vatnið
af eigin varmaforða. Við þetta kólnar
vatnið og gufujrrýstingur þess lækkar.
Jafnvægi næst, þegar vatnið hefur kólnað
svo við gufumyndun, að gufuþrýstingur-
inn hefur lækkað niður að umhverfis-
þrýstingi.
Eðlismunur gufu og vatns verður
minni eftir því sem hiti hækkar. Við
374,15°C og 221,2 bör er krítiskum
punkti náð. Upp frá því er enginn
munur á vatnsham og gufuham. Gufu-
þrýstingsferillinn sýnir okkur hæsta
hita, sem vatn getur haft til lengdar í
bergi. Ef við þekkjum jrrýsting á ein-
hverju dýpi, segir ferillinn, hver gæti
orðið hæsti hiti vatnsins, sem við fynd-
um með borun á þvi dýpi. Vatn við
krítiskan hita, 374°C, þrífst ekki við
lægri þrýsting en 221,2 bör. Ef aðstæður
þvinga samt fram svo háan hita við
lægri þrýsting, gufar allt vatnið upp og
við finnum yfirhitaða gufu með borun.
Slikar aðstæður eru óvanalegar og finn-
ast helst í nágrenni kviku. Nærri yfir-
borði háhitasvæða getur einnig mynd-
ast lágþrýst yfirhituð gufa, þar sem
varmastreymi að neðan er nægilega
kröftugt.
Uppstreymi og suðumarksferill
Næst athugum við hvað gerist í upp-
streymi vatns, sem er heitara en 100°C.
Ef uppstreymið er lítið að magni og fer
hægt, gctur varmatap vegna varma-
leiðni til yfirborðs orðið svo mikið, að
vatnið nái aldrei að sjóða á leið sinni
upp. Donaldson (1968) fann að þetta
átti við, ef
7-10 ’m 1
þar sem u er rennsli á flatareiningu
(kg/s m2), c er eðlisvarmi vatnsins
(J/kg°C) og varmaleiðni vatnsmett-
aðs bergs (W/m°C). Rennslið yrði
samkvæmt þessu að vera undir 3 kg/s á
hvern ferkílómetra. Við meira rennsli í
uppstreymi kemur til suðu, þrátt fyrir
varmatap með varmaleiðni. Frarn að
þessu er hiti vatnsins svo til jafn með
dýpi og óháður þrýstingi. Við suðuna
kólnar vatnið og þrýstingurinn ræöur
hita þess. Hitinn fellur nú á uppleið eftir
því sem þrýstingurinn lækkar og nær
dregur yfirborði. Gufan sem losnar við
suðuna fer hraðar upp en vatnið sem
sauð hana af sér. Hún þéttist að hluta
á uppleið og skilar uppgufunar-
varma til vatns sem þar er. Við þetta
hitnar það vatn og fer einnig að sjóða. Ef
suðan nær allt upp til yfirborðs, verður
þrýstingur alls staðar jafn gufuþrýstingi
og hitinn í samræmi við það. I hægu
uppstreymi er þrýstifall vegna straum-
viðnáms lítið í samanburði við breyt-
ingu þrýstings á uppleið vegna minnk-
284