Eeuwig kokend

Toen ik kort geleden op school(klas 2) zag dat je water kan laten koken als je het vacuum zuigt, vroeg ik me af of als je het onder vacuum zou laten staan of het het dan eeuwig zou kunnen koken?  

 Eeuwig is wel erg lang, maar in principe kan het blijven koken.  Het kookpunt van water is zoals uit de proef blijkt dus afhankelijk van de druk. In een stoomtabel (zie hier) kun je zien bij welke druk, welke temperatuur hoort, of omgekeerd. Wanneer blijft het water koken en wanneer niet??

Lees verder……………

Bij een normale atmosferische druk van 1 bar (1000 mbar) kookt het water bij 99,6 ºC. Zet je dus een pan water in een omgeving waar het warmer is dan 99,6 ºC dan zal het gaan koken. Nu is voor verdampen warmte nodig, dus zolang het water kookt onttrekt het energie uit zijn omgeving. Zoals je in de stoomtabel kunt zien is de energieinhoud van water bij 1 bar 417 kJ/kg en de energieinhoud van stoom is 2258 kJ/kg. Het verschil (2258 – 417) kJ is dus de verdampingswarmte van 1 kg water. Deze warmte moet dus toegevoerd worden uit de omgeving. Dat kan door b.v. een gasvlam of de omgevingstemperatuur moet boven de 99.6ºC zijn (en blijven).

Het zelfde geldt voor water onder vacuum. Bij een bijna absoluut vacuum van 0,01 bar kookt het water bij 7 ºC volgens de stoomtabel. Is de omgeving of het water dus kouder dan 7º dan zal het water niet gaan koken. In het klaslokaal zal het zo’n 20 ºC zijn geweest en dat is dus 13º boven het kookpunt bij deze druk. De verdampinswarmte die nodig is komt dus in dit geval uit de omgevinglucht. Dit is dus eigenlijk hetzelfde als water bij gewone druk in een klaslokaal zetten waar de temperatuur 113 ºC. Ook dan gaat het water koken (en waarschijnlijk niet alleen het water).

Bij water onder vacuum onstaat dus stoom van 7 ºC, waar je verder weinig mee kunt. Bij elektriciteits centrales is dit dan ook restwarmte wat afgevoerd wordt met het koelwater. Bij dit proces wordt stoom van ca. 140 – 200 bar in stoomturbines geëxpandeerd naar absoluut vaccuum. De stoom die dan overblijft heeft een temperatuur van ca. 30 º. Zoals te zien in de stoomtabel is de warmteinhoud van deze stoom 2562 kJ per kg nog wel groot, maar kun je er verder niets meer mee. Van de stoom wordt dus weer water gemaakt in een koeler (condensor) met een energieinhoud van 137 kJ/kg. Met het koelwater gaat dus 2562 – 137 = 2425 kJ per kg stoom/water verloren.

***arjen***