Ytkemi - 
räkna på
storheter

Åsikten att vetenskap är svårt kan skapas av
otydligt definierade begrepp och termer.
Man måste därför ofta vara noggrann
i början av ett vetenskapligt resonemang.

En annan faktor är att det ofta behövs
flera steg i ett resonemang för att komma
till dess slutsats.
Detta har påpekats av t.ex. David Hume
redan på 1700-talet (Undersökning/Enquiry s.61).

Åsikten att vetenskap är svårt skapas
alltså ofta av begränsat tålamod.
Håll bara ut, det är egentligen inte svårt!
Nedan visas ett resonemang om energier
inom ytkemi. Inget enskilt steg är
komplicerat, men det blir många steg.
Tålamod!

Eftersom talen som används ibland är små och
ibland stora används nedan vetenskaplig notation
(också kallat grundpotensform eller 10-potenser)
för att ange antalet nollor i början (t.ex. 0,001 = 10)
eller i slutet ( t.ex.1000 = 10) av ett tal.

EminTech 

Förkortningar som används nedan:
" x " innebär multiplikation,
"pi" står för talet 3,14, "m" för meter,
"m" för kvadratmeter och "m" för kubikmeter.

Dimensioner och storheter

Hur mycket energi går det åt att skapa 1 liter
(= 0,001 kubikmeter eller 10m) mikroemulsion
bestående av 20% olja (oktan) i vatten?
En rimlig radie för droppar i en mikroemulsion
är 0,1 mikrometer = 0,1x10 m.

Uppskattning:
Räkna som att oktan och vatten
har samma densitet = 1 kg/liter.
Det blir lite, men inte principiellt, fel.

Från dropparnas radie räknar vi ut att
en droppes volym (= 4/3 x pi x radie)
blir 4,2 x 10 m,
och att en droppes yta (= 4 x pi x radie)
blir 1,3 x 10 m.

Det finns 0,2 liter (alltså 0,2 x 10m) olja
i emulsionen. Eftersom vi vet volymen för varje droppe
kan vi räkna ut att det motsvarar 5 x 10 oljedroppar.
Vi vet redan ytan per droppe och kan räkna ut att
dropparna har ytan 6 x 10 m, dvs. 6 000 kvadratmeter.
Energin för att skapa en kvadratmeter yta är
50,8*10 joule (enligt tabellen på sidan
Ytkemi - Kort introduktion).

Så totalt kostar det ungefär 300 Joule
att skapa mikroemulsionen.

Det är lika mycket energi som skulle gå åt för att
kasta emulsionen (som ju väger 1 kg) 30 meter uppåt.

Den höga energin uttrycker att mikroemulsionen
inte bildas spontant, av samma anledning som att
emulsionen av sig själv inte plötsligt flyger
30 meter upp i luften.

Att
bilda en
mikroemulsion
med små droppar av
endast  olja  och vatten
kostar lika mycket energi
som att kasta den till
tionde våningen
på  ett
hus