Feladat: 2854. fizika feladat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Antal Miklós ,  Bérczi Gergely ,  Kardos Marica ,  Szalai Ferenc ,  Völgyi István ,  Zawadowski Ádám 
Füzet: 1995/november, 508. oldal  PDF file
Témakör(ök): Wilson-féle ködkamra, Túltelített gőz, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1995/január: 2854. fizika feladat

Egy orvosi fecskendőben a dugattyú félig betolva áll, levegőt és egy kevés vizet zár el. A fecskendő nyílását befogjuk és a dugattyút benyomjuk, illetve kihúzzuk, amennyire tudjuk. Mit figyelhetünk meg a fecskendő belsejében? Befolyásolja-e a jelenséget az, hogy a dugattyút hirtelen, vagy lassan mozgatjuk?

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

A zárt fecskendőben a víz feletti teret levegő és telített vízgőz tölti ki. Ha a dugattyút lassan mozgatjuk, akkor a nedves levegő hőmérséklete a környezetével megegyező marad, az állapotváltozás izoterm. Ha a térfogatot csökkentjük, akkor a vízgőz egy része lecsapódik, a folyadék mennyisége növekszik. (A telített vízgőzök nem követik a gáztörvényeket, nyomásuk a térfogattól független, az anyagi minőségen kívül csak a hőmérséklettől függ, így izoterm állapotváltozás során a gőznyomás állandó.) Ha a térfogatot növeljük, akkor a víz párolog. A dugattyú benyomásakor a vízgőz lecsapódása figyelhető meg.
Ha a dugattyút gyorsan mozgatjuk, akkor hőcserére nincs lehetőség, az állapotváltozás adiabatikus. Ha a térfogatot növeljük, akkor a hőmérséklet erősen lecsökken és emiatt ún. túltelített gőz alakul ki. Ha vannak a térben ,,ködmagvak'', a gőz ezekre apró cseppek alakjában lecsapódik. (Így működik az atommagfizika egyik legfontosabb műszere, a Wilson-féle ködkamra.) Ha a térfogatot csökkentjük, a gőz telítetlenné válik, a víz párolog.
Ha a fecskendőben kezdetben langyos vagy meleg víz volt, s a dugattyút hirtelen kirántjuk, akkor a levegő - és vele együtt a víz - nyomása csökken, de mivel csak a levegő hűl le, a folyadék nem, a víz kisebb nyomáson akár forrásba is jöhet.