Hvordan kan du gøre vand usynligt?

Tryllekunstnerens silkehandskede hænder danser gennem luften, forsigtigt at trække et ark tilbage for at afsløre rekvisitten til sit næste trick:en glasfiskbeholder. Det ser tomt ud, og alligevel insisterer illusionisten på, at akvariet indeholder et yderst bemærkelsesværdigt stof:usynligt vand. At demonstrere, han placerer en stanniolbåd inde i tanken, og det bobler lystigt op og ned, som om at flyde på en usynlig overflade.

Næste, tryllekunstneren producerer en plastikkop og begynder at redde tanken. Det ser ud til, at han gør lidt mere end at efterligne, og alligevel synes det usynlige vandstand at falde for hver kopfuld. Den lille båd bobber endda mere og mere, som om hvert dyk af tryllekunstnerens hånd forstyrrer overfladen mere.

Måske har du set denne bedrift udført i et talkshow eller i internetvideoer. Hvordan er det gjort? Lægen bruger ikke hånden, ledninger eller digitale specialeffekter til at flyde den lille båd. "Magien" på arbejdet er ingen ringere end en usynlig gas kaldet svovlhexafluorid (SF ₆ ). Denne nysgerrige damp opfører sig som fantomvand, fordi den er tungere og tættere end luft. Når det hældes i en akvarium, den synker til bunden og kan bære vægten af ​​meget lette genstande, der flyder på dens overflade.

Svovlhexafluorid er fuldstændig ugiftigt og ikke -brandfarligt, gør den ideel til forskellige videnskabelige anvendelser. Læger bruger det som en testgas, når de studerer åndedrætssystemet, og el -industrien bruger den i vid udstrækning som isolering.

Stoffet har vist sig i alt fra Nike basketball sneakers til NASA rumfartøjer, men illusionen i synligt vand er bestemt ikke raketvidenskab. Læs den næste side for at lære, hvad der gør illusionen mulig.

Flyder på svovlhexafluorid

Så hvorfor opfører svovlhexafluorid sig som en væske? Det hele kommer ned til vægt og massefylde , eller hvor tæt molekylerne inde i et stof er for hinanden.

Svovlhexafluorid er en særlig tæt gas - næsten fem gange så tæt som luft. Dette betyder bare, at flere af dets molekyler bebor et givet rum end med de fleste andre gasser. Oven i købet, hvert molekyle af SF ₆ vejer også mere end et luftmolekyle. Hvis du slap en ballon fuld af svovlhexafluorid (molekylvægt 146) og en ballon fuld af helium (molekylvægt 4) ud i luften (molekylvægt 29), heliumballonen ville stige til loftet og den fyldt med SF ₆ ville synke til gulvet.

Det er derfor, at svovlhexafluorid bare sidder i bunden af ​​tanken under det usynlige vandforsøg. Om hvordan en lille stanniolbåd kan flyde på overfladen, du er nødt til at forstå, hvordan et lignende objekt ville flyde i vand - by forskydning . Mens du kan køre en tank over en frossen sø, du er nødt til at snyde for at flyde den slags vægt på vand i sin flydende form. Et objekt i en væske oplever en opadgående kraft svarende til vægten af ​​den væske, der forskydes af objektet. For eksempel, en båd på 500 pund (227 kg) vil synke i vandet, indtil den har fortrængt 500 pund vand.

Men selv de tungeste havfartøjer har ikke hele deres vægt i bunden. Der er en betydelig mængde luft indeni, så et veldesignet 500 pund skib vil fortrænge 500 pund vand for at afbryde sin vægt godt, før det synker under et ønsket punkt. Dette kaldes opdrift . Det samme forhold gælder med et fartøj, der flyder på et hav af svovlhexafluorid. Imidlertid, siden SF ₆ er stadig en gas og er mindre tæt end flydende vand, det flydende objekt skal være meget lettere for at holde sig flydende. Det er derfor, at usynlige vandforsøg typisk involverer lette både fremstillet af et stykke stanniol.

Mange forskere kan også lide at vise, hvad der sker, når du inhalerer svovlhexafluorid. Fyld lungerne med gas, og din stemme vil blive dybere midlertidigt. Dette skyldes, at lydens hastighed afhænger af molekylvægten af ​​den involverede gas. Et par mumlede ord kommer ud som hvinende i en let gas såsom helium, men vil bremse til Darth Vader proportioner med en tung gas som SF ₆ . Lydbølger bevæger sig gennem kolliderende molekyler. Generelt, jo tættere stoffet, jo hurtigere lyden - men tungere molekyler bevæger sig ikke så langt.

Så sjovt som dette stemmeeksperiment lyder, eksperter advarer mod at indånde svovlhexafluorid uden ordentlig instruktion. Den tunge gas vil fortsat sidde i bunden af ​​dine lunger, hvis den ikke udvises ordentligt-og det er rum, du har brug for til livgivende ilt.

Udforsk linkene på den næste side for at lære mere om opdrift og se videoer af eksperimentet i aktion.

Udover dens popularitet på internetvideosider, svovlhexafluorid er også berømt af en anden grund. Det mellemstatslige panel for klimaændringer (IPCC) identificerer SF ₆ som den mest potente globale opvarmningspotentiale (GWP) gas. Og da den har en atmosfærisk levetid på 3, 200 år, hvert molekyle af det frigivet af industrier og laboratorieforsøg vil blive ved med at være længe.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer luftballoner
• Sådan fungerer fly
• Sådan fungerer heliumballoner
• Hvordan usynlighedskapper fungerer
• Inde i "MythBusters"
• Tester hæren en usynlig tank?
• Hvad gør glas gennemsigtigt?
• Hvorfor kan både af stål flyde på vand, når en stålstang synker?
• Hvorfor kan du ikke sige "legetøjsbåd" tre gange hurtigt?

Flere store links

• EPA SF6 -emissionsreduktionspartnerskab for elektriske energisystemer
• MythBusters
• Usynlig vandeffekt på YouTube

Kilder

• "Aktive farmaceutiske ingredienser Svovlhexafluorid (SF6)." Scott Medical Products. 2002. (16. juli, 2008) http://www.scottecatalog.com/images.nsf/Images/API_SF6/$FILE/API_SF6.pdf
• Hjerne, Marshall. "Sådan fungerer heliumballoner." HowStuffWorks.com. 1. april kl. 2000. (16. juli, 2008) https://science.howstuffworks.com/helium.htm
• Hjerne, Marshall. "Hvad hvis nogen frigav en stor mængde helium i et lille rum?" HowStuffWorks.com. 25. marts 2008. (3. september, 2008) https://science.howstuffworks.com/release-helium-into-small-space.htm
• Bomuld, Simon. "Svovlhexafluorid." University of Bristol School of Chemistry. (16. juli, 2008) http://www.chm.bris.ac.uk/motm/SF6/SF6h.htm
• "High Global Warming Potential (GWP)" U.S. Environmental Protection Agency. 19. oktober kl. 2006. (16. juli, 2008) http://www.epa.gov/highgwp/scientific.html
• Larsen, Joe. "Hvad er fysikken bag stemmeskiftet, der opstår, når man inhalerer Helium?" Fysik link. 2008. (3. september, 2008) http://www.physlink.com/Education/AskExperts/ae36.cfm
• "Partnerskab til reduktion af emissionsudslip af SF6 for magnesiumindustrien." U.S. Environmental Protection Agency. 25. marts 2008. (16. juli, 2008) http://www.epa.gov/magnesium-sf6
• Shakhashiri, Bassam Z. "Flydende sæbebobler." Videnskab er sjovt i laboratoriet i Shakhashiri. (16. juli, 2008) http://scifun.chem.wisc.edu/HomeExpts/SOAPBUBL.html
• Spangler, Steve. "Anti -Helium - Svovlhexafluorid." Steve Spangler Science. (16. juli, 2008) http://www.stevespanglerscience.com/experiment/from-donald-duck-to-barry-white-how-gases-change-your-voice
• "Svovlhexafluorid." Medicinsk ordbog. (16. juli, 2008) http://www.medicaldictionaryweb.com/Sulphur+Hexafluoride-definition/
• "Svovlhexafluorid (SF6) Gasindledning." Liming Research Institute of Chemical Industry. 2006. (16. juli, 2008) http://www.lrici.com/Eng/Sulphur%20Hexafluoride%20 (SF6) .htm
• "Stemme med Helium og SF6." UCLA Physics:Forelæsningsdemonstrationsmanual. (16. juli, 2008) http://www.physics.ucla.edu/demoweb/demomanual/acoustics/effects_of_sound/voice_with_helium_and_sf6.html
• "Hvorfor kan både af stål flyde på vand, når en stålstang synker?" HowStuffWorks.com. 1. april kl. 2000. (16. juli, 2008) https://science.howstuffworks.com/question254.htm