Droogijs. IJskappen Antarctica smelten ongelooflijk snel Bron: www. metrotime.be

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Droogijs. IJskappen Antarctica smelten ongelooflijk snel Bron: www. metrotime.be"

Victor de Coninck
5 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 IJskappen Antarctica smelten ongelooflijk snel Bron: www. metrotime.be De 3D pen laat kinderen veilig 3D objecten tekenen Door middel van LED dioden aan het uiteinde van de pen zal de inkt direct stollen, zodat er 3D objecten gecreëerd worden Bron: www. numrush,nl Hoe oververhitte smartphones binnenkort verleden tijd zijn er stroomt een vloeibaar koelmiddel dat verdampt bij de warmtebron. Dit verlaagt de temperatuur Bron: www. ZDnet.be Droogijs

2 Deel 5 Faseovergangen

3 Smelten Stollen Sublimeren Desublimeren Condenseren Verdampen

4 1 Smelten en stollen Warmte toevoegen Warmte onttrekken

5 1.1 Onderzoek van smelten en stollen smelttemperatuur Tijdens het smelten blijft de temperatuur constant. De toegevoegde warmte wordt gebruikt om de stof te laten smelten. De opgenomen warmte noemt men smeltwarmte

6 1.1 Onderzoek van smelten en stollen smelttemperatuur Smelttemperatuur = stoltemperatuur Tijdens het stollen blijft de temperatuur constant. De afgevoerde warmte wordt gebruikt om de stof te laten stollen. De afgevoerde warmte noemt men stolwarmte

7 1.1 Onderzoek van smelten en stollen

8 1.1 Onderzoek van smelten en stollen De warmte die een stof opneemt tijdens het smelten heet smeltwarmte. De warmte die een stof afstaat tijdens het stollen heet stolwarmte. De smelt- of stoltemperatuur van een zuivere stof blijft constant. Smelt- en stoltemperatuur van dezelfde stof zijn even groot. De smelttemperatuur T m of m is een stofeigenschap

9 1.1 Onderzoek van smelten en stollen Opgave 1

10 1.1 Onderzoek van smelten en stollen Opgave 1 Wat betekent Q1? De warmte, opgenomen door de vaste stof, tot ze de smelttemperatuur bereikt.

11 1.1 Onderzoek van smelten en stollen Opgave 4

12 1.2 Inwendige energie bij smelten en stollen Bij het smelten en stollen blijft de inwendige kinetische energie constant. Bij het smelten en stollen blijft de inwendige potentiële energie constant. Bij het smelten neemt de inwendige potentiële energie toe. Jan Ellen Charlotte

13 1.2 Inwendige energie bij smelten en stollen Cohesiekrachten in vaste stof groter dan in vloeistof. Als de temperatuur stijgt trillen de deeltjes heviger waardoor hun gemiddelde kinetische energie stijgt. De deeltjes kunnen zich losmaken als ze over voldoende kinetische energie bezitten om de cohesiekrachten te overwinnen

14 1.2 Inwendige energie bij smelten en stollen Tijdens het smelten is de temperatuur van de vloeistof en de vaste stof even hoog. De gemiddelde kinetische energie van de vloeistofdeeltjes is dus gelijk aan de gemiddelde kinetische energie van de vaste stofdeeltjes. De smeltwarmte wordt dus niet omgezet in een toename van de inwendige kinetische energie van de stof.

1.2 Inwendige energie bij smelten en stollen Tijdens het smelten verandert wel de positie van de deeltjes t.o.v. elkaar. De deeltjes gaan verder uit elkaar.

15 1.2 Inwendige energie bij smelten en stollen Tijdens het smelten verandert wel de positie van de deeltjes t.o.v. elkaar. De deeltjes gaan verder uit elkaar. Hierdoor stijgt de inwendige potentiële energie van de stof. De smeltwarmte wordt dus omgezet in een toename van de inwendige potentiële energie van de stof.

16 1.2 Inwendige energie bij smelten en stollen Bij het smelten en stollen blijft de inwendige kinetische energie constant. Bij het smelten en stollen blijft de inwendige potentiële energie constant. Bij het smelten neemt de inwendige potentiële energie toe. Jan Ellen Charlotte

17 1.2 Inwendige energie bij smelten en stollen Bij smelten en stollen blijft de inwendige E k constant. Bij het smelten wordt smeltwarmte opgenomen. De inwendige E p neemt dan toe. Bij het stollen wordt stolwarmte afgestaan. De inwendige E p neemt dan af

18 1.2 Inwendige energie bij smelten en stollen wb p Opgave 1 Omdat de kinetische energie en de snelheid van materiedeeltjes alleen afhangt van de temperatuur. Tijdens het smelten verandert de temperatuur niet.

19 1.2 Inwendige energie bij smelten en stollen wb p Opgave 2 Door het gewas nat te maken (en te houden) ontstaat er een laagje ijs omheen de plantendelen. De temperatuur van het bevriezend water heeft altijd een temperatuur van 0 C en daalt niet verder. Dit komt omdat bij overgang van water naar ijs een grote hoeveelheid stollingswarmte vrijkomt. Zolang er nieuw water wordt aangevoerd kan de temperatuur van het ijs niet dalen onder 0 C en zullen de planten niet bevriezen.

20 Smelten is het overgaan van een vloeistof naar een vaste stof Fout De temperatuur tijdens het smelten en stollen van een zuivere stof blijft constant Juist Bij het smelten neemt de inwendige potentiële energie af Fout

21 De opgenomen smeltwarmte (Q) is recht evenredig met de massa (m) voor een bepaalde stofsoort.

22 1.3 Soortelijke smeltwarmte Vul een calorimeter met bekende warmtecapaciteit met een massa water. Meet de begintemperatuur.

23 1.3 Soortelijke smeltwarmte Breng een massa afgedroogde ijsblokjes van 0 C in de calorimeter. Roer goed tot alles gesmolten is.

24 1.3 Soortelijke smeltwarmte Meet de eindtemperatuur, stel de energiebalans op en bereken hieruit L m

25 1.3 Soortelijke smeltwarmte Opgave 4 Geg: P=50W Ɵ=0 C t=5min0s Lm = 335kJ/kg Gevr: mw Opl: Lm = Q m mw = Q L mw = P. t L w m = m 50W.300s J/kg = 50W.300s.kg J = 0, J s s.kg J = 4, kg = 45 g

26 3,00 kg ijs op -18,0 C wordt gemengd met 12,0 kg water op 50,0 C. Bereken de evenwichtstemperatuur? O.W. = Q ijs + Q smelt + Q kw A.W. = Q ww ijs warm water Ɵ ijs = -18,0 C 0,0 C Ɵ e =? m ijs = 3,00 kg c ijs = 2,22 kj/kg C L m = 335 kj/kg c w = 4,18 kj/kg C Ɵ ww = 50,0 C m ww = 12,0 kg c w = 4,18 kj/kg C Oplossing: O.W. = A.W dus Q ijs + Q smelt + Q kw = Q ww Q ijs = c ijs. m ijs (0,0 C Ɵ ijs ) = 2,22 kj kg C. 3,00 kg. (0,0 C (-18,0 C)) = 2,22 kj. 3,00 kg. 18,0 C = kg C 119, (8) kj

27 3,00 kg ijs op -18,0 C wordt gemengd met 12,0 kg water op 50,0 C. Bereken de evenwichtstemperatuur? O.W. = Q ijs + Q smelt + Q kw A.W. = Q ww ijs warm water Ɵ ijs = -18,0 C 0,0 C Ɵ e =? m ijs = 3,00 kg c ijs = 2,22 kj/kg C L m = 335 kj/kg c w = 4,18 kj/kg C Ɵ ww = 50,0 C m ww = 12,0 kg c w = 4,18 kj/kg C Oplossing: O.W. = A.W dus Q ijs + Q smelt + Q kw = Q ww Q smelt = L m. m ijs = 335 kj. 3,00 kg = kg 100(5) kj

28 3,00 kg ijs op -18,0 C wordt gemengd met 12,0 kg water op 50,0 C. Bereken de evenwichtstemperatuur? O.W. = Q ijs + Q smelt + Q kw A.W. = Q ww ijs warm water Ɵ ijs = -18,0 C 0,0 C Ɵ e =? m ijs = 3,00 kg c ijs = 2,22 kj/kg C L m = 335 kj/kg c w = 4,18 kj/kg C Ɵ ww = 50,0 C m ww = 12,0 kg c w = 4,18 kj/kg C Oplossing: O.W. = A.W dus Q ijs + Q smelt + Q kw = Q ww Q kw = c w. m kw (Ɵ e 0,0 C) = 4,18 kj kg C. 3,00 kg. (Ɵ e 0,0 C) = 12,5(4) kj C. (Ɵ e 0,0 C)

29 3,00 kg ijs op -18,0 C wordt gemengd met 12,0 kg water op 50,0 C. Bereken de evenwichtstemperatuur? O.W. = Q ijs + Q smelt + Q kw A.W. = Q ww ijs warm water Ɵ ijs = -18,0 C 0,0 C Ɵ e =? m ijs = 3,00 kg c ijs = 2,22 kj/kg C L m = 335 kj/kg c w = 4,18 kj/kg C Ɵ ww = 50,0 C m ww = 12,0 kg c w = 4,18 kj/kg C Oplossing: O.W. = A.W dus Q ijs + Q smelt + Q kw = Q ww Q ww = c w. m ww (Ɵ ww Ɵ e ) = 4,18 kj kg C. 12,0 kg. (50,0 C Ɵ e ) = 50,1(6) kj C. (50,0 C Ɵ e )

30 3,00 kg ijs op -18,0 C wordt gemengd met 12,0 kg water op 50,0 C. Bereken de evenwichtstemperatuur? O.W. = Q ijs + Q smelt + Q kw A.W. = Q ww ijs warm water Ɵ ijs = -18,0 C 0,0 C Ɵ e =? m ijs = 3,00 kg c ijs = 2,22 kj/kg C L m = 335 kj/kg c w = 4,18 kj/kg C Ɵ ww = 50,0 C m ww = 12,0 kg c w = 4,18 kj/kg C Oplossing: O.W. = A.W dus Q ijs + Q smelt + Q kw = Q ww 119, (8) kj + 100(5) kj + 12,5(4) kj C. (Ɵ e 0,0 C) = 50,1(6) kj C. (50,0 C Ɵ e ) 119, (8) kj + 100(5) kj + 12,5(4) kj C. Ɵ e = 250(8) kj 50,1(6) kj C. Ɵ e 12,5(4) kj C. Ɵ e + 50,1(6) kj C. Ɵ e = 250(8) kj -119, (8) kj - 100(5) kj 62,7(0) kj C. Ɵ e = 138(3) kj Ɵ e = 138(3) kj 62,7(0) kj C Ɵ e = 22,0(5) C 22,0 C

31 1.4 Verandering van volume en dichtheid bij het smelten Tijdens het smelten neemt het volume van alle stoffen toe. Tijdens het smelten neemt het volume van alle stoffen af. Tijdens het smelten neemt het volume van de meeste stoffen toe. Jan Ellen Charlotte

32 1.4 Verandering van volume en dichtheid bij het smelten Tijdens het stollen neemt het volume van paraffine toe. Tijdens het smelten neemt het volume van paraffine af. Het volume ijs vermindert tijdens het smelten.

33 1.4 Verandering van volume en dichtheid bij het smelten Tijdens het smelten neemt het volume van alle stoffen toe. Tijdens het smelten neemt het volume van alle stoffen af. Tijdens het smelten neemt het volume van de meeste stoffen toe. Jan Ellen Charlotte

34 1.4 Verandering van volume en dichtheid bij het smelten

36 1.5 Invloed van de druk op de smelttemperatuur Drukverhoging bevordert het ontstaan van de fase waar de deeltjes het dichtst bij elkaar zitten.

37 1.5 Invloed van de druk op de smelttemperatuur De autobanden zorgen voor een hoge druk, waardoor de sneeuw onder de banden smelt. Het gevormde water bevriest en vormt gladde ijsplekken voor de komende volgende auto s.

38 A. Water Invloed van druk op de smelttemperatuur bovenaan onderaan vloeibaar lager dalen onttrekken ijs Vloeibaar water ΔV Vloeibaar water ΔV ijs Vloeibaar water <

39 A. Water Invloed van druk op de smelttemperatuur smeltlijn p 1 p 2 ijs Vloeibaar water

40 Invloed van druk op de smelttemperatuur A. Andere stoffen onderaan bovenaan vaste hoger stijgen toevoegen Vloeibaar vast ΔV vaste ΔV Vloeibaar vast >

41 A. Water Invloed van druk op de smelttemperatuur smeltlijn p 1 p 2 vast vloeibaar

42 1.6 De smeltlijn De smeltlijn geeft bij elke uitwendige druk aan bij welke temperatuur de vaste en de vloeistoffase samen kunnen voorkomen. Een smeltpunt of stolpunt in een (p,t)-diagram is een toestand waarbij de stof gelijktijdig in 2 fasen voorkomt.

43 1.6 De smeltlijn A In het gebied links van de smeltlijn is de stof in de vaste fase. In het gebied rechts van de smeltlijn is de stof in de vloeistoffase.

Vergelijkbare documenten

i-q s m Ze geeft de warmtehoeveelheid aan die nodig is om de eenheidsmassa van de stofte doen smelten.

i-q s m Ze geeft de warmtehoeveelheid aan die nodig is om de eenheidsmassa van de stofte doen smelten. De meeste stoffen kunnen in de drie volgende fasen voorkomen: vaste fase, vloeibare fase en gasvormige fase. Deze drie fasen noemt men de aggregatietoestanden van de stof. Of een bepaalde stof vast, vloeibaar