Hvad vejer en sky - molarmasse og potensregning

Hvad vejer en sky - Molarmasse -

og hvor mange atomer består den af?

Alt, hvad der findes i hele universet, også dig selv, består af atomer. Selv en sky, der svæver hen over hovederne på os, vejer noget.

Når man inden for fysikken skal beregne, hvad noget vejer, bruger man betegnelsen molarmasse. Man beregner vægten ud fra, hvad de atomer, der indgår i molekylet vejer.

Mol er en betegnelse for et antal, og er en SI-enhed for stofmængde. Det antal atomer, der skal til et mol, er et enormt stort tal. Forstørrede vi hvert atom i et mol op til størrelsen af popcorn, ville vi have popcorn nok til at dække hele USA's overflade i et lag, der er 9 km tyk. Tallet er større end antallet af kopper vand i Stillehavet. Da tallet er så stort, skrives det normalt som en potens. Nogen kalder det også bare for Avogadros konstant. Tallet skrevet som potens er 6,022141 x 10²³. Molarmassen er derfor vægten af et bestemt antal atomer. Molvægten af de enkelte grundstoffer kan du finde i det periodiske system.

Skyer består af vand på gasform (vanddamp), og en masse små vanddråber. Ved 20^oC kan luften indeholde 1,7% vand i gasform. Ved lavere temperaturer kan luften indeholde en mindre mængde vanddamp. Hvis man ganger antallet af vandmolekylerne (mol) med molarmassen, kan man regne sig frem til, at en sky vejer 18 gram pr. mol. Den tørre luft, der omgiver os, vejer 29 gram pr. mol. Vægten af vanddamp er altså mindre end luften. Så luft, der indeholder vanddamp, er lettere end tør luft. Derfor hænger skyen langt oppe. Det var noget, Newton fandt ud af, og beskrev i bogen Optics.

Når vand fordamper, stiger vanddampene op i luften. Jo højere den kommer op, jo koldere bliver luften. Luften kan nu indeholde mindre vanddamp. Når luften bliver tilstrækkelig kold, fortættes vanddampen og bliver til små vanddråber. De sætter sig sammen til større dråber, og bliver til sidst så tunge, at den omkringliggende luft ikke kan bære dem, og så begynder det at regne.

I den følgende aktivitet skal du beregne, hvor meget vand der er i en almindelig sky. Du kan få brug for at gætte på, hvor på skalaen hvid-grå din sky er, og hvad massefylden derfor er.

Prøv at beregne, hvor meget vand der er i skyerne lige oven over dig (øvelsen er svær på skyfrie dage).

Prøv også at beregne antallet af vandmolekyler i en sky. Her skal du bruge noget af den viden, der er beskrevet ovenover. Din lommeregner giver nok op, så du skal kende reglerne for potensregning.

Download opgaven her: Hvad vejer en sky - molarmasse og potens