Vattenkokare (sus m.fl. fenomen)

Vattenkokare är ett fenomenalt köksredskap som sparar mycket tid. Men de beter sig lite märkligt. Tillräckligt mycket för en tråd här om vattenkokarens fysik, tycker jag.

Ibland, bara ibland, så susar det väldigt högt under uppvärmningen av kallt kranvatten, alltså innan det börjar koka och den stänger av. Hur är detta möjligt? Vad är det med vatten som blir varmare som får det att susa? Och vad är det som skiljer från gång till gång?

Sen undrar jag vad beläggningen är som bildas inom nån vecka på bottenplattan av metall.

Och det som får den att känna av att vattnet börjat koka, är vad jag förstår ångtrycket, för det funkar inte med öppet lock.

jag har alltid trott att beläggningen är kalk men jag kan ha fel.

mina vattenkokare har nog termostat ( bimetall? ) som slår i från då temperaturen har överstigit gissningsvis 98 grader en viss tid.

Jag läste, för länge sedan, något om att det ljud man hör från vatten som kommit nära kokpunkten beror på imploderande småbubblor. Nu är det några år sedan jag läste detta, och jag lär ha glömt en del detaljer, men jag vill minnas att följande är huvuddragen i det:

- när du värmer vatten med tex en vattenkokare kommer de vattenmolekyler som är närmast värmeelementet att vara något varmare än dem som är längre bort
- här och var precis bredvid värmeelementet kommer några få vattenmolekyler att bli så varma att de bildar en ångbubbla i vattnet.
- då ångbubblan är lättare än vatten kommer den att stiga
- medan bubblan stiger kommer den att svalna
- när bubblan svalnat tillräckligt kommer den att implodera av vattentrycket
- när bubblan imploderar bildas det en tryckvåg i vattnet, som vi upplever som ett ljud.

Som jag minns det blir det fler och fler bubblor i takt med att vattnet blir varmare, tills det kommer till en tröskel när det är så varmt att bildandet av bubblor slutar.

Men vad jag har märkt så susar det från min vattenkokare varje gång jag kokar vatten, inte bara ibland.


Vad gäller beläggningen i vattenkokaren så lär den bestå av kalk. Vissa delar av Sverige har mycket kalk i vattnet (kallas ibland för att man har "hårt vatten"), och när man kokar upp vattnet kan kalket fällas ut (dvs övergå till fast form från att ha varit upplöst i vattnet).

Ja, det låter väl som en trolig förklaring. Och fenomenet är kanske starkare när vattnet är kallt än när det är nära kokpunkten därför att temperaturskillnaderna kanske blir större då? Men det är märkligt att ljudnivån varierar från gång till gång. Kanske beror på kranvattnets temperatur och vattenmängd.

Det kan väl finnas luft i vattnet, många vattenkranar verkar gjorda för att blanda i en massa luftbubblor för att det gör att vattnet känns mjukare och trevligare. Kan det vara luft som lättar vid lägre temperatur? Luftmängden skulle också kunna variera från gång till gång beroende på hur hårt man vrider på kranvattnet.

Jag tror min vattenkokare går efter ångtrycket, dels för att den inte stannar om locket är öppet, dels för att den kokar längre om vattenmängden är liten, vilket jag tror är för att det krävs mer ånga för att få samma tryck då.

Jag tror inte på din teori med att vattenkokaren använder ångtryck för att bestämma när det är dags att stänga av. Men din observation att kokaren är igång längre med öppet lock behöver inte vara fel för det.

Det kan vara så enkelt att den del av vattenkokaren som känner av när det är "dags" att stänga av sitter på ett sådant sätt (tex bakom skyddande plast) att värmen från ångan inte når den lika snabbt med locket öppet som med locket stängt. Jag tror nämligen att det är betydligt enklare att använda värme som "utlösare" för avstängningen än att använda ångtryck.



Kanske lite enklare uttryckt: jag tror att kokaren stängs av när någon del precis under locket blivit varm nog. Denna del blir varm snabbare med locket stängt än med locket öppet. Därmed kommer kokaren att vara igång längre med locket öppet.

reflektion: hur många fb-medlemmar kokar just nu vatten med och utan stängt lock?

på en av mina vattenkokaren ( philips ) sitter det en "klump" med hål vid lockets gångjärn. med öppet lock slår den ej från pga att ångan smiter ut och inte värmer upp termostaten?

En möjlighet att se om det är värme eller ångtryck som används för att stänga av vattenkokaren är att med tunn ståltråd sätta fast en isbit precis under "klumpen". Isbiten får inte täcka för något av hålen, men det borde vara OK om det är 5-10mm mellanrum mellan "klumpen" och isbiten.

Med isbiten på plats blir det så att eventuellt ångtryck kan påverka innehållet i "klumpen" utan problem, men den värme som ångan sprider kommer att "fastna" i isen och inte påverka "klumpen" lika mycket. Därmed borde kokaren hålla på mycket längre med isbiten på plats än utan (locket stängt i båda fallen).

Om någon testar detta får ni väldigt gärna berätta hur det går.

något större ångtryck kan det nog inte bli i min kokare, vid pipen är det ett hål på c:a 5 cm^2 även vid stängt lock. helt öppet lock ger c:a 75 cm^2 hål.

När det börjar bildas en film nere vid botten av vattenkokaren ökar temperaturen på metallen där snabbt på grund av ökat värmetransportmotstånd. Då stänger den av sig.

http://www.tfd.chalmers.se/~gujo/gr_kurser/Trnspfk_Kf3/Lecture_notes/Flerfas.pdf

Låter rimligt att det är en termometer som stänger av den. Men varför då inte en termometer i kontakt med vattnet, nån centimeter ovanför värmeplattan i botten? Det är dessutom närmare till plattan som ska stängas av, en kortare ledning räcker. Lufttemperaturen inuti vattenkokaren borde kunna variera ojämnt och är bara korrelerad med vattentemperaturen och utvecklas olika snabbt beroende på hur mycket vatten som kokas, alltså hur mycket luft som ska värmas.

Det är ganska farligt då det skulle gå att torrköra kokaren. Ang. resten... Luft?!

Bubbelljudet brukar komma i två "vågor". Först hörs suset från lösta gaser när dessa lämnar vattnet, sedan blir det tystare en stund innan vattnet närmast spiralen/värmeplattan börjar förångas till små bubblor som sedan imploderar när de kommer ut i den kallare vattenmassan. Ju varmare hela volymen blir, desto mindre ljud från bubbelimplosioner och till slut kokar hela skiten och vi har inte längre någon implosion utan bubblorna bryter genom vattenytan istället. Samma fenomen fås egentligen när man kokar upp vatten i en gryta på spisen med.

Jag har inte testat men om man först kokar upp vatten, sedan låter det svalna till utgångstemperatur (helst med lock för att minska återlösning av nya gaser) så borde man vid en andra uppvärmning inte få den där inledande susperioden om gaserna redan är avdrivna.

Frånslag sker med två termostater, en självåterställande drifttermostat och en nödtermostat som ska förhindra brand om den ordinarie inte funkar. Nödtermostaten får man skruva isär kokaren för att återställa för den stannar i brutet läge efter en överhettning. (Så var det gjort på den jag mekat isär i alla fall.) Båda sitter på sidan av behållaren och är beroende av att locket är på för att känna rätt temperatur. Utan lock tar det längre tid för båda att utlösas.