Tørring af tøj og hvorfor blæser det ikke ved jordens bevægelse

Hej Spørg om Fysik

1. Hvorfor går det hurtigere at tørre tøj i frostvejr, når molekyler jo bevæger sig hurtigere når det er varmt? Er det fordi luften så ikke samtidig er fugtig?

2. Hvorfor kan vi ikke mærke at vi bevæger os lynhurtigt igennem universet? Er det fordi tomrummet ikke har friktion?

Håber på et svar, da min fysiklærer ikke kan svare på det.

Med venlig hilsen
M B

På grund af kræfterne imellem molekylerne i en væske, f.eks. vand, har den en overflade, og en sådan overflade har en overfladespænding. Det kan man bl.a. se når man ser en skøjeløber (et insekt) gå på vandoverfladen.

Mange har også set, at man kan få et barberblad, lette mønter, eller et stykke aluminiumsfolie, til at ligge på overfladen, selv om de er tungere end vand, og synker hvis de bliver helt våde.

Man kan nedsætte overfladespændingen mange gange ved tilsætning af sæbe, det er bl.a. derfor sæbe bruges ved tøjvask. Ellers ville overfladespændingen vanskeliggøre, at vandet kunne trænge ind til snavset, det ville så bare ligge imod snavsets overflade. En anden egenskab sæben har er, at den kan fastholde f.eks. fedtstoffer, så det bliver i vandet.

Når et vandmolekyle skal fordampe, skal det ud igennem denne overflade. Det kræver, at det har en rimelig høj hastighed i forhold til overfladen og ret vinkelret på, så det er kun en vis del af vandmolekylerne, det lykkes for. Des varmere vandet er des større middelhastighed har vandmolekylerne, så des større chance er der for, at nogen har fart til at nå ud (og overfladespændingen ændres også med temperaturen), så ved høj temperatur er fordampningen større fra samme størrelse overflade end ved lav.

Vandmolekylerne der er over vandoverfladen, kan også ramme denne udefra, og komme ned i vandet igen. Det betyder, at hvor mange molekyler vores portion vand mister, må udregnes som forskellen imellem de der fordamper, og de der igen kondenseres (går tilbage i vandet). Fordampningshastigheden kommer derfor i ligevægt til at afhænge af, om de fordampede molekyler bliver ved overfladen eller forsvinder. Har vi et glas med låg med vand, vil fordampningen snart komme i ligevægt, dvs. lige mange molekyler går ud og ind igennem overfladen. Har vi derimod vand med åben overflade f.eks. en vandpyt, og blæser det, vil de fordampede molekyler blæse væk og så går der ingen ned, så går fordampningen hurtigt.

Vand har et partialtryk

(damptryk) dvs. det tryk, der ved en given temperatur opnås, hvis vandet er uden luft i en beholder. Ved 0 ⁰C er det 0,611 kPa (kilo Pascal, der er 101 kP ved 1 atmosfære), ved 100 ⁰C er det 101,325 kPa, det er det samme som 1 atmosfære. Vi har nemlig defineret kogepunktet af et stof, som den temperatur væsken kan opnå ved 1 atmosfæres tryk. Som det ses, er trykket ikke 0 Pa ved frysepunktet, is har derfor også et damptryk og kan i frostvej med sol fordampe uden at blive til vand, men det går langsommere som beskrevet ovenfor.

Det er sådan at luften kun kan indeholde en vis mængde vanddamp ved en given temperatur. Des højere temperatur des mere vanddamp kan den indeholde. Ved 0 ⁰C kan 1 m³ luft indeholde 4,85 vanddamp, ved 10 ⁰C 9,40 g, 20 ⁰C 17,30 g, 30 ⁰C 30,35 g, altså noget som stiger hurtigt. Man måler det normalt ved det, man kalder den relative luftfugtighed, det har mange som et måleinstrument sammen med barometer og termometer. Den måles i % og fortæller, hvor stor en del af det mulige maksimale indhold af vanddamp i luften, der er lige nu. Det ligger ofte indendørs fra 30 - 60 %, men f.eks. udendørs i tåge vil det ofte være 100 % (der er så meget vanddamp i luften som der kan være).  

Vasketøj tørre altså hurtigst, hvis det er varmt, det blæser, og hvis der er få vandmolekyler i luften på forhånd.

Tøj i frostvejr

Hvis der er lidt vind vil vand altså kunne fordampe, des mere vind des hurtigere, altså tøjet tørre. De vinde vi har i frostvejr, er ofte nordfra eller østfra, og de kommer fra områder, hvor det er meget koldere. Hvor det er meget koldt, er der kun mulighed for meget få gram vand pr. m³ i luften. Når luften så blæser ned til os, vil den blive noget opvarmet, men der er stort set samme antal gram vand pr. rumfangsenhed. Det betyder, at om vinteren i frostvejr er luften som regel meget tør ofte omkring 20% luftfugtighed, så fordampningen går hurtigt, selv om der er lavt damptryk dvs. få molekyler, der forlader vandet pr. tidsenhed, men der er altså meget færre der kondenseres. Det er også derfor, det ofte er tørt indendørs om vinteren, for når luften kommer ind og opvarmes til 20 ⁰C kan den blive meget tør.

Vor bevægelse i verdensrummet. Jorden drejer rundt på 24 timer. På det værste sted på ækvator betyder det, at man bevæger sig 40 000 km på 24 timer 1666,7 km/h eller 463 m/s i forhold til et fast punkt i forhold til stjernerne på ækvator, altså langt over lydhastigheden. Vi har andre bevægelser, jorden bevæger sig rundt om solen på et år. Der er ca. 150 000 000 km  = 1,5 * 10⁸ km til solen. Det giver en fart på ca. 30 km/s i vor bane omkring solen. Men solen bevæger sig også rundt i mælkevejen omkring mælkevejens centrum (ses på den sydlige halvkugle), afstanden til centeret er ca. 1,9*10¹⁸ km, det tager ca. 3*10⁸ år at komme en omgang rundt. Vi bevæger os der med 300 km/s. Mælkevejen bevæger sig i øvrigt også i forhold til an række andre galeakser (mælkeveje), men vi har nok nu.

Hvorfor blæser det så ikke

Rummet er ret tomt udenfor jorden. Lufttrykket og dermed antallet af luftmolekyler aftager, det man kalder ekspotentielt, opefter, i 5 km højde er trykket ½ atmosfære, i 10 km ¼ osv., det bliver meget hurtigt lavere. Vore satellitter bremses kun meget lidt i banerne, når de bare er 1000 km oppe (afstand som til Nürnberg herfra), og bliver i næsten samme bane i meget lange tider. Længere ude bliver de meget længere (TV satellitter i 36 000 km højde). Der er altså ikke nogen "gnidning" med rummet. Luften gnider derimod imod jordoverfladen, og følger stort set med jorden (vi ser her flot bort fra vore vindsystemer, Jetstrømmme mm.). Vi er altså nogenlunde i samme situation, som når man kører 130 km/h i en lukket bil, hastigheden føles ikke med nogen vind. Det kan kun føles, hvis man stikker hovedet ud af vinduet, men så føles det også. Vi har bare ikke noget vindue, så vi kan ikke føle de hastigheder, der er nævnt ovenfor.

Stort set havde du selv givet et bud på løsningerne, det er flot.

Med venlig hilsen
Malte Olsen