Mein kleiner Neffe möchte Folgendes wissen:
„Was passiert, wenn man Wasser in einem geschlossenen Behälter erhitzt? Entsteht dann ein großer Druck, sodass das Gefäß exlodieren würde?“
Ich glaube, er meint, ob sich das Wasser durch die Hitze in Wasserdampf verwandelt und der Druck des Dampfes dann sehr stark werden würde.
Vielen Dank!
Sarah
Das kommt auf das Gefäß an, entweder ist das Gefäß stabil genug und hindert das Wasser am Sieden, oder es ist nicht stabil genug, dann wird der Druck des Wassers das Gefäß sprängen
Hallo,
„Was passiert, wenn man Wasser in einem geschlossenen Behälter
erhitzt? Entsteht dann ein großer Druck, sodass das Gefäß
exlodieren würde?“
es ist eine Mischung aus Verdampfen und Volumenausdehneung der Flüssigphase, die das Gefäß irgendwann zum Bersten bringen wird.
Wenn denn die Temperatur nur hoch genug steigt.
Gandalf
Hi,
Ich glaube, er meint, ob sich das Wasser durch die Hitze in
Wasserdampf verwandelt und der Druck des Dampfes dann sehr
stark werden würde.
Du hast Recht, denn eine Explosion ist im wesentlichen ein chemischer Prozess und kein physikalischer.
Bei Explosionen setzt eine Stoffreaktion sehr schnell sehr viel Energie frei.
Durch die Wärmeenergie werden dann viele Stoffe in den gasförmigen Zustand versetzt und üben Druck auf die Umgebung aus.
Wenn man jedoch Wasser kocht, dann wird das Wasser „langsam“ zu Gas.
Die Energie kommt von der Flamme, nicht von einer exothermen Reaktion.
Je größer die Flamme, desto mehr Wärmeenergie gelangt an die Wassermoleküle.
Diese werden zu Gas und das erhöht den Druck in einem geschlossenen Kochtopf.
Wenn man einen geschlossenen Dampfkochtopf erhitzt, dann kann es schon sein, dass der drinnen entstandene Druck zu groß wird.
Dann sucht sich das Wasser einen Weg, in einen ausgeglichenen Zustand zu gelangen.
Wahrscheinlich wird die Abdichtung nicht mehr mitmachen und es wird Wasser austreten.
Ob mehr als die Abdichtung dabei kaputt geht, ist zu bezweifeln.
Ein schönes Experiment wäre vielleicht das Kochen von Eiern, die man nicht angepiekt hat.
Der Druck hinterlässt hier eindrucksvollere Spuren und man kann auch im Nachhinein - wenn das Ei kalt ist - sehen, wie sich das Eiweiß einen Weg aus dem Ei hinaus gesucht hat und die Eierschale durch den Druck kaputt gegangen ist.
Es kann, auch wenn es in den Hollywood-Filmen anders ist, nicht alles in die Luft gehen.
Wenn diese „Explosion“ jedoch nicht spektakulär genug ist, empfehle ich Knallgasprobe.
Erst durch Elektrolyte Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten und dann anzünden.
Je nachdem wie viel Gas man zusammen hat, kann das schon ganz schön knallen.
Gruß,
Roach
Huhu!
„Was passiert, wenn man Wasser in einem geschlossenen Behälter
erhitzt? Entsteht dann ein großer Druck, sodass das Gefäß
exlodieren würde?“
Da hat er recht, der Neffe.
Siehe z.B. hier:
http://books.google.de/books?id=Fg85AAAAcAAJ&pg=PA47…
Das ist sogar ein wissenschaftlicher Fachartikel über das explodieren von mit Wasser gefüllten und dann erhitzten geschlossenen Behältern.
Auf der Wikipedia gibt es Bilder dazu:
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Wind…
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Boil…
Und einen Artikel:
http://de.wikipedia.org/wiki/Kesselzerknall
Das Volumen von Flüssigkeiten erhöht sich beim gasförmig werden ungefähr um den Faktor 1000. D.h. wenn du in einer Flasche (oder so) einen Liter Wasser auf über 100°C erhitzt, muss die arme Flasche plötzlich mit 1000 Litern Wasserdampf fertig werden.
(Die Zahlen sind nicht wirklich absolut, sondern Daumenregeln. Sie sind Druck-, Stoff-, und Temperaturabhängig. Aber ich bin gerade zu faul zum rechnen, außerdem, finde ich, braucht man keine genauen Zahlen, um das erklären.)
Auch die Explosionen von Feuerwerkskörpern sind genau das: Reaktionen, bei denen plötzlich eine Menge Gas frei wird, bzw. das Volumen des Sprengstoffs eine plötzliche Vergrößerung erfährt.
Viele Grüße!
Ph.
Oh, so viele hilfreiche Antworten und wirklich sehr einfach erklärt!!!
Vielen Dank:smile:
Habs ihm schon berichtet! Er hat keine weiteren Fragen 
Sarah
Wenn diese „Explosion“ jedoch nicht spektakulär genug ist,
empfehle ich Knallgasprobe.
Erst durch Elektrolyte Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff
aufspalten und dann anzünden.
Je nachdem wie viel Gas man zusammen hat, kann das schon ganz
schön knallen.
Letzteres ist aber keine Explosion, sondern eine Implosion.
Denn aus ca 1,86 Liter (,62 l Sauerstoff + 1,24 l Wasserstoff) entsteht bei der Verbrennung nur etwa ein Milliliter Wasser.
Nett wäre ja, wenn Du Deinem Neffen sagst, daß genau seine Überlegung vor etwa 300 Jahren zu der Erfindung der Dampfmaschine führte und ihm das Prinzip erklärst.
Immerhin ist es genau die entscheidende Überlegung gewesen, diesen Effekt auszunutze und womit das Industriezeitalter begann!
Knallgasimplosion???
Hallo,
Tja, das ist eben der Unterschied zwischen halbgar verstandener
Theorie und realer Praxis.
Es explodiert doch und es entstehen aus der stark exothermen
Reaktion nicht paar ml kaltes Wasser, sondern einige Liter
heißer Dampf.
Gruß Uwi
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Es explodiert doch und es entstehen aus der stark exothermen
Reaktion nicht paar ml kaltes Wasser, sondern einige Liter
heißer Dampf.
So? Was habe ich da falsch verstanden, wieviel einige Liter gasförmeiges Wasser gibt denn das? Hast Du das mal ausgerechnet? Selbst bei extohermer Reaktion entstehen doch nur noch zweidrittel Volumen an Gas als das der Ausgangsstoffe.
Und wenn das Volumen kleiner wird spricht man doch von Implosion, oder?
Hallo,
nun geh mal davon aus, dass der entstehende Wasserdampf ca 1500 - 2000°C heiß ist. Dann bedenke dass für eine bestimmte Menge Gas die Formel gilt:
p*V/T = const
Dann wird es vielleicht klarer.
Gruß, Niels
Huhu!
Und wenn das Volumen kleiner wird spricht man doch von
Implosion, oder?
Naja, eine Implosion ist dadurch definiert, das sich das Gefäß, in dem sie stattfindet mit lautem Knall zusammenzieht. Das beobachtet man aber leider nie bei der Knallgasprobe, sondern echte Explosionen bzw. verbrennen mit lautem Pfeifen.
Das liegt daran, das für das Volumen von Gasen die Temperatur genau so ausschlagebend ist für das Volumen wie die Teilchenzahl.
(Um genau zu sein, ist die Formel dazu p*V=N*kB*T,
wobei p=Druck, V=Volumen, N=Teilchenzahl, kB=Boltzmannkonstante und T=Temperatur in K.
Bei der Knallgasprobe wird die Temperatur so stark erhöht, das die daraus resultierende Volumenvergrößerung die Volumenverkleinerung durch die kleinere Teilchenzahl bei weitem ausgleicht.
Ich bin gerade leicht Rechenfaul, aber da man in der gesamten Literatur über dieses Experiment immer von einer plötzlichen Volumenvergrößerung und nie von einer Volumenverkleinerung liest, und ich das Experiment schon ca. 5x gesehen habe, glaube ich an die Explosion
Viele Grüße!
Ph.
Der das bei Bedarf ausrechnen kann, aber nicht zu einstelligen Uhrzeiten.
@Uwi,Scrabz&Niels
Es gibt zahlreiche Versuche dazu (auch bei Youtube zu sehen) und sogar Erfindungen, die die Implosion ausnutzen.
Zitat:
_Browns Gas bedeutet, dass der Wasser-Kraftstoff vom Wasser-Kraftstoff-Selbstversorger (Browns-Gas-Anlage) kommt. Er stellt bereits ein Gasgemisch zur Verfügung, das Wasserstoff und Sauerstoff im Verhältnis 2 : 1 mischt, was dem natürlichen (= stöchiometrischen) Verhältnis des Wassers entspricht.
2·H2O → + Elektrizität → 2 H2 + O2
Browns Gas ist damit das ideale Gas, welches vollständig durch seinen eigenen Sauerstoffanteil verbrennt. Es zeigt seine einzigartige Qualität durch das Phänomen der Implosion.
Dies kann man mit dem berühmten Experiment von Yull Brown beweisen.
Er füllte einen Tank mit Wasser. Dieser Tank war durch einen Schlauch mit einem zweiten Tank verbunden. Dann drückte er Browns Gas in den wassergefüllten Tank. Das Wasser musste nun über den Schlauch in den zweiten Tank entweichen. Die Tanks wurden dann verschlossen. Als alles Wasser im zweiten Tank und der erste Tank nun voller Browns Gas war, zündete er sein Browns Gas an.
Jeder wartete nun auf eine Explosion. Man hörte jedoch nur ein leichtes „plim“ und in diesem Moment schoss das Wasser aus dem zweiten Tank in den ersten zurück, denn in diesem war im Moment der Zündung ein Vakuum entstanden. Das Browns Gas war implodiert und aus seinem vorherigen Volumen von 1866 Liter Gas auf 1 Liter Wasser zurückgeschrumpft. Dies enrspricht dem natürlichen Verhältnis, denn aus 1 Liter Wasser werden durch Elektrolyse 1866 Liter Browns Gas (Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff).
Dieser Versuch ist beleibig reproduzierbar.
Die Firma B.E.S.T. Korea CO., LTD., die sich der Erfindung von Yull Brown annahm, hat dann die Browns-Gas-Produktion zu einem wirtschaftlich arbeitenden Verfahren ausgebaut, und den Wasser-Brennstoff-Selbstversorger (Water Fuel Auto Supplier) zur Browns-Gas-Anlage (Brown Gas Plant) entwickelt. Diese beinhaltet eine hochwirksame elektrolytische Zelle aus Serienfertigung und die anschließende Browns-Gas-Verbrennungs -Technik._
zu finden unter:
http://www.suedamerika-web.de/browngas/yullbrown.html
Huhu!
Es hat dir keiner Widersprochen, als du geschrieben hast, das sich die Anzahl der Teilchen bei einer Knallgasreaktion um 2/3 verringert.
Und natürlich führt das bei entsprechender Kühlung dazu, das sich der Druck im Reaktionsgefäß verringert.
Tatsache ist aber auch das sich außer in Spezialfällen die Temperatur bei der Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff rapide erhöht, und damit entweder das Volumen oder der Druck steigt, was eben einer Explosion entspricht.
Und wenn man ein stabiles Reaktionsgefäss mit 2 Teilen H2 und 1 Teil O2 fühlt, es zündet (wie auch immer) und dann wartet, veringert sich auch der Druck, dank Abkühlung.
Also, im Normalfall bekommt man eine Explosion bei der Knallgasprobe, im Spezialfall (wenn man an den Reaktionsbedingungen dreht) eine Implosion.
In einer Brennstoffzelle z.B. erhöht die Temperatur sich eben nicht so drastisch, da geht die entstehende Wärmeenergie halt in elektrischen Strom.
Das von dir beschriebene Brown-Experiment kann ich nicht so richtig nachvollziehen, aber ich kann mir gut vorstellen, das da irgendwo eine Kühlung eingebaut ist.
Viele Grüße!
Ph.
Hallo,
Also, im Normalfall bekommt man eine Explosion bei der
Knallgasprobe, im Spezialfall (wenn man an den
Reaktionsbedingungen dreht) eine Implosion.
das sehe ich nicht so. Entweder eine Explosion oder gar nichts. Eine Implosion wäre das schlagartige Zusammenbrechen des Gefäßes. Ein Gefäß, dass zunächst mehrere Bar Druck bei der Verbrennung aushält, sollte dem knappen Bar Unterdruck bei der Abkühlung ebenfalls standhalten.
Evtl könnte man das Gefäß mit Kupferwolle ausstopfen, die dann einen zu hohen Temperatur- und Druckanstieg vermeidet. Dann könnte es vielleicht zu einer Implosion kommen, wenn das Gefäß den geringen Druckanstieg noch aushält, aber nicht mehr den Druckabfall. Allerdings wären das keine sauberen Versuchsbedingungen mehr, weil dann außer H2 und O2 noch Cu als Reaktionspartner im Spiel ist.
Gruß, Niels
