Molnet när öppnar en champagneflaska

(Lånar ut kontot till min lillebror, han läser flashback men orkar inte vänta 3 dagar för att registrera ett konto.)

Hej, jag fick en uppgift i termofysik att beskriva en vardaglig händelse med termofysiska termer. Jag fick tag på en intressant bok (Kring flaskor och fysik av Hans-Uno Bengtsson och Mischa Billing) där de förklarade vad som händer när man öppnar en champagneflaska och det uppstår ett litet "moln". I boken så beskrevs det hur temperaturen sänks när trycket minskar (trycket i flaskan motsvarar 5-6 atmosfärer) och slutsatsen blev att gasens temperatur vid öppnandet sänks med 112 grader Celsius.

Mitt problem ligger i att själva uträkningen var enormt komplicerad och jag förstod väldigt lite av den. Min lärare påstod att man kunde räkna ut alltihop med allmänna gaslagen p/T=konstant.

Jag försökte räkna lite snabbt men fick det till att temperatursänkningen låg på 25 grader Celsius vilket tydligen är fel.

Skulle någon vänlig själ kunna förklara det lite bättre så att till och med jag förstår?

Allmänna gaslagen ( pV = nRT ) beskriver inte ditt fenomen. En ideal gas blir inte kall då den slipper ur en behållare.
I ditt fall förändras trycket (p) samtidigt som volymen (V) sådant att vänstersidan av
ekvationen blir oförändrad och temperaturen (T) således samma. Om du istället säger att
volymen (V) är konstant men trycket (p) sjunker så måste gasmängden (n) förändras och
återigen är T oförändrad.


Förklara för din lärare att det du söker är Joule-Thomson-effekten (även kallad Joule-Kelvin)

I enkelhet kan man säga att då gas slipper ur en trycksatt behållare ökar medelavståndet mellan molekylerna i gasen, vilket medför att de attraherande krafterna mellan molekylerna blir mindre påtagliga. Högre potential hos molekylerna men oförändrad total energimängd innebär lägre kinetisk energi (temperatur).

Vissa gaser får motsatt effekt vid dekomprimering vid rumstemperatur till följd av att lägre tryck ger färre kollisioner, vilket leder till att molekylerna får lägre potential och således högre kinetisk energi.

Läs vidare på t.ex.:
http://en.wikipedia.org/wiki/Joule%E...Thomson_effect


Om du skulle räkna med "allmänna gaslagen" du fått av din lärare hade det gett dig;
p/T = konstant
=>
p_innan/T_innan = p_efter/T_efter
=>
T_efter = p_efter/p_innan*T_innan =
= 1 atm / 6 atm * 293.15 K = 48.9 K = -224.3 grader Celsius.

alltså en temperaturminskning på ca 244 grader då vi utgår från rumstemperatur på 20 grader Celsius.

Det du egentligen räknat ut är hur mycket en viss volym gas hållandes trycket 6 atm vid rumstemperatur måste kylas för att få trycket 1 atm.

Tack, mycket informativt!