1. Fasen & Faseovergangen

Transcriptie

1

2

3 1. Fasen & Faseovergangen 2

4 1. Fasen & Faseovergangen Inhoudsopgave 1. Inleiding 2. Filmpje 3. D-toets-filmpje 4. Fasen 5. Vaste stof (S) 6. Vloeistof (L) 7. Gas (G) 8. Fase-overgangen 9. Smelten 10. Verdampen 12. Stollen 13. Sublimeren 14. Rijpen 15. Belangrijk 16. Oefeningen 17. Vragen & Opdrachten 18. Antwoorden vragen & opdrachten 19. Practicum water koken 20. Antwoorden practicum 21. Aantekeningen 22. D-toets hoofdstuk 11. Condenseren 3

5 1. Fasen & Faseovergangen 1. Inleiding Op een zonnige dag zit je op een terras met een glaasje cola met ijsklontjes. Na een tijdje zijn de ijsblokjes verdwenen. Je morst wat druppeltjes op het hete tafelblad, en deze zijn ook binnen de kortste keren 'verdwenen'. Wat is er gebeurd? 2. Filmpje Kijk het flipping filmpje Fasen en Faseovergangen Filmpje Fasen en Fase-overgangen De stof water kom je in verschillende fasen tegen: water, ijs en waterdamp. Maar wat is het verschil tussen deze drie fasen? Ook andere stoffen kunnen in deze drie fasen voorkomen. Bij water heeft elke fase een eigen naam. Bij andere stoffen is dit niet zo. Koper in de vloeibare fase heet gewoon vloeibaar koper. Maak AANTEKENINGEN van het filmpje in je schrift! 4

6 1. Fasen & Faseovergangen 3. D-toets filmpje Maak nu de D-toets over het filmpje Fasen en Fase-overgangen D-toets filmpje Fasen en Je mag bij de Fase-overgangen D-toets al je aantekeningen gebruiken! 4. Fasen Er zijn drie vormen waarin water en vele andere stoffen in voor kunnen komen. Dit worden de fasen van de stof genoemd. De drie fasen zijn: vast (S, solid), vloeibaar (L, liquid) en gas (G.) Als je de toets inlevert, denk dan aan: Voornaam + Achternaam Leerling ID (leerlingnummer) klas (kleine letters) -adres docent Bij water noemen we deze vormen ijs, water en waterdamp. De laatste term is wat verwarrend, want hij wordt vaak gebruikt voor de zichtbare nevel van water (boven hete kop thee bijvoorbeeld). Wanneer je het dan over waterdamp hebt, heb je het over hele kleine druppeltjes water die als 'mist' zichtbaar in de lucht zweven. 5

7 1. Fasen & Faseovergangen Het is dus eigenlijk de vloeibare fase, maar in hele fijne verneveling. 'Echte' waterdamp is gasvormig en dus onzichtbaar Water kan in twee vaste vormen voorkomen: ijs en sneeuw. 5. Vaste stof (S) Als je een rechthoekige steen in een ronde bak legt, verandert de vorm niet, de steen wordt niet rond. Een steen heeft dus een eigen vorm. Stoffen met een eigen vorm heten vaste stoffen. Voorbeelden van vaste stoffen zijn: steen, hout, staal en glas. Vaste stoffen hebben een eigen vorm, volume en zijn niet samen te persen. Sneeuw en rijp bestaat uit ijskristallen die allerlei verschillende ruime vormen hebben. Sneeuw en rijp ontstaan wanneer water direct van gasvorm naar vaste vorm gaat. IJs (of ijzel) en hagel(stenen) ontstaat als vloeibaar water bevriest. Eigenschappen vaste stof: Een vaste stof heeft een eigen vorm Een vaste stof heeft een eigen volume Een vaste stof kan niet worden samengeperst. 6

8 1. Fasen & Faseovergangen 6. Vloeistof (L) Niet alles wat je kunt schenken is een vloeistof. Denk maar aan zand, dat kun je schenken, maar dat is geen vloeistof. Als je zand schenkt blijft er een hoopje liggen, dus zand is een vaste stof. Dit zal je nooit zien bij water. Als je water op de grond morst, wordt het een plasje. Het neemt dus de vorm aan van de vloer. Schenk je een vloeistof in een vaas dat neemt het de vorm aan van die vaas. Een vloeistof neemt dus de vorm aan waar je het in schenkt. Een volle plastic fles met water kun je niet samenpersen. Al pers je nog zo hard, het volume van het water wordt niet kleiner. Een vloeistof kun je dus niet samenpersen Vloeistoffen hebben en vast volume, geen eigen vorm, zijn niet samen te persen en hebben altijd een horizontale vloeistofspiegel. Eigenschappen vloeistof: Een vloeistof heeft geen eigen vorm Een vloeistof heeft een vast volume Een vloeistof is niet samen te persen Een vloeistof heeft een horizontale vloeistofspiegel Bij een vloeistof is de bovenkant altijd horizontaal. Een vloeistof heeft dus altijd een horizontale vloeistofspiegel. 7

9 1. Fasen & Faseovergangen 7. Gas (G) Gas is één van de fasen waarin een stof zich kan bevinden. In een gas hebben de moleculen van een stof zoveel warmte opgenomen dat ze los van elkaar gaan bewegen en zich verspreiden in de ruimte die ze tot hun beschikking hebben. Als je in een lege plastic fles knijpt, kun je deze wel indrukken. De fles is niet echt leeg. Er zit lucht in. Lucht is ook een gas. Een gas kun je dus samenpersen. Als je water lang genoeg kookt, neemt de hoeveelheid water af. Boven het kokende water ontstaan rookwolken (stoom). Als je onder deze wolk stoom een brander houdt, zie je de wolk verdwijnen. Deze onzichtbare vorm van water noemen we waterdamp. In lucht is altijd wel een beetje waterdamp aanwezig. In sommige gevallen is het nodig precies te weten hoe groot de vochtigheid van de lucht is. Als bijvoorbeeld de lucht in een bibliotheek te vochtig is, kunnen de boeken gaan schimmelen. Om de hoeveelheid waterdamp in de lucht te meten, gebruik je een hygrometer. Elke stof kan in principe in de gastoestand voorkomen, indien het voldoende verwarmd wordt. Zo kunnen ook stoffen die we niet kennen in gastoestand toch onder bepaalde omstandigheden als gas bestaan, bijvoorbeeld goud of ijzer. 8

10 1. Fasen & Faseovergangen In het dagelijks leven heeft het woord gas een iets andere betekenis. Ook lucht is een gas, maar het wordt in de praktijk niet zo genoemd. In het dagelijks leven verstaat men onder gas meestal: - Een gas dat wordt gebruikt als energiebron, hetzij uit gasflessen onder druk of uit een gasleiding. Voorbeelden: aardgas, butaan, propaan en lpg. 8. Fase-overgangen Water en ook andere stoffen kunnen in drie verschillende fasen voorkomen, vast, vloeibaar of gas. Een stof kan van de ene fase in de andere fase overgaan, dat noemen we een fase-overgang. 9. Smelten - Een giftig of gevaarlijk gas, zoals koolstofmonoxide en chloor. - Een gas dat lichter is dan lucht en wordt gebruikt om ballonnen te vullen. Voorbeelden: helium en waterstof. Eigenschappen gas: Een gas heeft geen eigen vorm Een gas heeft een geen vast volume Een gas is samen te persen In de winter is het schaatsen voorbij als het gaat dooien. De temperatuur komt dan boven de 0 graden Celsius en het ijs wordt vloeibaar. Smelten is een overgang van de ene naar de andere fase, in dit geval van vast naar vloeibaar. Elke stof heeft een eigen smeltpunt (stofeigenschap). Zo is het smeltpunt van ijs 0 graden Celsius en van goud 1064 graden Celsius. Smelten is de overgang van de vaste fase naar de vloeibare fase. Het smeltpunt is de temperatuur waarbij een vaste stof vloeibaar wordt. Voor smelten moet je warmte toevoeren. 9

11 1. Fasen & Faseovergangen Verdampen is de overgang van de vloeibare fase naar de gasvormige fase. Het kookpunt is de hoogste temperatuur die een vloeistof kan hebben. Voor verdampen moet je warmte toevoeren. 11. Condenseren 10. Verdampen Vloeibaar water kan ook gasvormig worden (waterdamp). Deze fase-overgang noemen we verdampen. Ook bij andere stoffen heet de overgang van vloeibaar naar gas, verdampen. Als een vloeistof kookt, ontstaan overal in de vloeistof belletjes. deze belletjes bestaan uit de damp van de vloeistof. Elke vloeistof heeft zijn eigen kookpunt. Zo is het kookpunt van water 100 graden Celsius en dat van alcohol 78 graden Celsius. Het kookpunt is dus een stofeigenschap. Als een ruit beslaat, komen er kleine waterdruppeltjes op de ruit (condens). De overgang van waterdamp naar vloeibaar water noemen we condenseren. Ook bij andere stoffen die van gasvormig naar vloeibaar gaan noemen we de fase-overgang condenseren. Condenseren is de overgang van de gasvormige fase naar de vloeibare fase. Voor condenseren moet je warmte afvoeren. 10

12 1. Fasen & Faseovergangen 13. Sublimeren Zeep kun je ruiken. Dit is zeep in de gasvormige fase. De zeep is niet gesmolten, maar direct van vast naar gas over gegaan. Deze fase-overgang heet sublimeren of vervluchtigen. Sublimeren is de overgang van de vaste fase naar de gasvormige fase. Voor sublimeren moet je warmte toevoeren. 12. Stollen Je kunt vloeibaar water ook zo ver afkoelen, dat het bevriest. Bij andere vloeistoffen heet dit niet bevriezen, maar stollen. Stollen gebeurt bij dezelfde temperatuur als smelten. Stollen is de overgang van de vloeibare fase naar de vaste fase. Voor stollen moet je warmte afvoeren. 11

13 1. Fasen & Faseovergangen 14. Rijpen In de winter zijn de bomen en het gras wel eens bedekt met witte ijskristallen, zonder dat het gesneeuwd heeft. Dit komt doordat de waterdamp uit de lucht vast wordt. De fase-overgang van gas naar vast noemen we rijpen. Rijpen is de overgang van de gasvormige fase naar de vaste fase. Voor rijpen moet je warmte afvoeren. 15. Belangrijk Eigenschappen vaste stof: Een vaste stof heeft een eigen vorm Een vaste stof heeft een eigen volume Een vaste stof kan niet worden samengeperst. Eigenschappen vloeistof: Een vloeistof heeft geen eigen vorm Een vloeistof heeft een vast volume Een vloeistof is niet samen te persen Een vloeistof heeft een horizontale vloeistofspiegel Eigenschappen gas: Een gas heeft geen eigen vorm Een gas heeft een geen vast volume Een gas is samen te persen 12

14 1. Fasen & Faseovergangen 16. Oefeningen Herhaal en oefen de leerstof uit dit hoofdstuk met behulp van de volgende oefeningen. Fasen Fasen Overgangen Fase-overgangen Fasedriehoek 13

15 1. Fasen & Faseovergangen Fasedriehoek Fasen Overgangen Opdracht 1: a. Vul de juiste fasen, fase-overgangen en afkortingen tussen haakjes in het schema hieronder in. 17. Vragen/opdrachten b. Streep door wat niet juist is: In de rode blokjes staan fasen/fase-overgangen. Opdracht 2: Maak de volgende vragen en opdrachten in je schrift! In welke fase bevindt water zich bij de volgende weersverschijnselen? a. Water bevindt zich in de.fase als het als regen naar beneden komt. 14

16 1. Fasen & Faseovergangen b. Water bevindt zich in de.. fase als het als sneeuw naar beneden komt. c. Water bevindt zich in de.. fase als het als wolken in de lucht hangt. d. Water bevindt zich in de.. fase als de lucht helemaal blauw is. Opdracht 3: a. In welke fase bevindt de sneeuw van de iglo zich? b. In welke fase bevindt de cola in het glas zich? e. Water bevindt zich in de fase als het als hagel naar beneden komt. f. Water bevindt zich in de fase als het als mist in de lucht hangt. g. Water bevindt zich in de fase als het als ijzel vast vriest aan het wegdek. c. In welke fase bevindt het kwik op de lepel zich? d. In welke fase bevindt het ijzer van de fiets zich? 15

17 1. Fasen & Faseovergangen Bekijk voor vraag e t/m h de foto van de uitlaatgassen in de foto hieronder. Bekijk voor vraag i t/m k de foto van het water in het meer in de foto hieronder. e. In welke fase bevinden de uitlaatgassen zich bij A? f. In welke fase bevinden de uitlaatgassen zich bij B? g. Met welke fase overgang heb je te maken wanneer de gassen van de fase bij A veranderen in de fase bij B? h. Hoe komt het dat de gassen van fase A veranderen in de fase bij B, is er warmte aan de gassen toegevoegd of zijn de gassen afgekoeld? i. In welke fase bevindt de waterdamp zich bij A? j. In welke fase bevindt de waterdamp zich bij B? k. Hoe noem je de fase-overgang van fase A naar fase B? 16

18 1. Fasen & Faseovergangen Opdracht 4: a. Met welke fase-overgang heb je te maken als je ziet dat het waterniveau in een pan daalt terwijl je de bonen kookt? b. Met welke fase-overgang heb je te maken als je s morgens de gordijnen open doet en druppeltjes aan de binnenkant van het raam ziet zitten? c. Met welke fase-overgang heb je te maken als je een stuk zeep kunt ruiken? d. Met welke fase-overgang heb je te maken als je s morgens witte poederachtige aanslag op bomen ziet zitten? Opdracht 5: Zet Ja of Nee in de volgende tabel Eigen Vorm Eigen Volume Samen te persen Horizontale vloeistofspiegel Vast (S) Vloeibaar (L) Gas (G) Alle vragen gemaakt? e. Met welke fase-overgang heb je te maken als een koud glas frisdrank aan de buitenkant beslaat? f. Met welke fase-overgang heb je te maken als je natte kleding laat drogen aan de waslijn? g. Met welke fase-overgang heb je te maken als een meteoor inslaat op aarde en grotendeels wordt omgezet in gas? 17

19 1. Fasen & Faseovergangen 18. Antwoorden Kijk de opdrachten die je in je schrift hebt gemaakt, zorgvuldig na! Verbeter en vul zo nodig je antwoorden aan! Opdracht 1b: Opdracht 1a: 1. Vast (S); Vloeibaar (L) 2. Gas (G) 3. Smelten 4. Stollen 5. Verdampen 6. Condenseren 7. Sublimeren 8. Rijpen In de rode blokjes staan fasen/fase-overgangen. Opdracht 2: a. Water bevindt zich in de vloeibare fase als het als regen naar beneden komt. b. Water bevindt zich in de vaste fase als het als sneeuw naar beneden komt. c. Water bevindt zich in de vloeibare fase als het als wolken in de lucht hangt. d. Water bevindt zich in de gasvormige fase als de lucht helemaal blauw is. 18

20 1. Fasen & Faseovergangen e. Water bevindt zich in de vaste fase als het als hagel naar beneden komt. f. Water bevindt zich in de vloeibare fase als het als mist in de lucht hangt. g. Water bevindt zich in de vaste fase als het als ijzel vast vriest aan het wegdek. Opdracht 3: a. Vaste fase b. Vloeibare fase c. Vloeibare fase d. Vaste fase e. Gasvormige fase f. Vloeibare fase Opdracht 4: a. verdampen b. condenseren c. sublimeren d. rijpen e. condenseren f. verdampen g. sublimeren Opdracht 5: Alles goed nagekeken? Nog vragen? g. Condenseren h. De gassen zijn afgekoeld. i. Vloeibare fase j. Gasvormige fase Vast (S) Vloeibaar (L) Gas (G) Eigen Vorm Ja Nee Nee Eigen Volume Ja Ja Nee Samen te persen Nee Nee Ja Horizontale vloeistofspiegel Nee Ja Nee k. verdampen 19

21 1. Fasen & Faseovergangen 19. Practicum IJs smelten en Water koken Inleiding Als je een stof verwarmt, gaat de temperatuur van die stof stijgen. Bij deze proef ga je zelf onderzoeken hoe de temperatuur verandert als je een blokje ijs laat smelten en het water daarna laat koken. Je moet bij deze proef om de halve minuut de temperatuur meten en vervolgens deze meetwaarden in een grafiek met behulp van excel verwerken. Veiligheid Lab-jas Veiligheidsbril Haar opbinden Benodigdheden: Brander Gaasje Driepoot Lucifers + schoteltje Bekerglas Thermometer Blokje ijs (als laatste ophalen) Statief Kruisklem Statiefklem ipad in plastic hoes (stopwatch) 20

22 1. Fasen & Faseovergangen Werkverdeling: Je moet bij deze proef goed de werkverdeling afspreken. Leerling 1 leest steeds de temperatuur af op de thermometer en leerling 2 houdt de tijd bij en noteert de meetresultaten in zijn schrift. Daarna ga je samen de meetresultaten verwerken met behulp van excel en zet je de meetresultaten en de grafiek in je ibook. Voorbereiding: 1. Kijk goed naar de foto s en bouw eerst de hele opstelling. 2. Doe 150 ml water in het bekerglas 3. Doe als laatste het blokje ijs in het bekerglas, steek de thermometer in het gaatje in het ijs. Neem eerst de tabel over in je schrift. Tijd (min) Temperatuur ( 0 C) Tijd (min) Temperatuur ( 0 C) 0,0 6,5 0,5 7,0 1,0 7,5 1,5 8,0 2,0 8,5 2,5 9,0 3,0 9,5 3,5 10,0 4,0 10,5 4,5 11,0 5,0 11,5 5,5 12,0 6,0 21

23 1. Fasen & Faseovergangen Uitvoering 4. Steek de brander aan en maak een rustige blauwe vlam, dus geen ruisende vlam 5. Schuif de brander onder de driepoot 6. Lees op het bekerglas af hoeveel het volume van het water en het ijs samen is. Volume =... cm 3 7. Begin gelijk daarna met het meten van de temperatuur, lees om de halve minuut de temperatuur af op de thermometer. Noteer de tijd en temperatuur in de tabel in je schrift. 8. Op een gegeven moment is al het ijs gesmolten, wat valt je dan op aan de temperatuur? 9. Op een bepaald moment gaat het water koken, ga daarna nog twee minuten door met meten. 10.Waaraan kan je zien dat het water kookt? 11.Waaruit bestaan de bellen die je in het kokende water ziet? 22

24 1. Fasen & Faseovergangen 12.Wat valt je op aan de temperatuur van het kokende water? 13.Haal de brander onder de driepoot vandaan en zet deze uit. 14.Lees op het bekerglas het volume van het water af. Volume =... cm 3 15.Is er water uit het bekerglas verdwenen? Zo ja, waar is dat water dan gebleven? Verwerking 16.Lees nu eerst de handleiding over het maken van een grafiek in Excel goed door. Deze handleiding kun je vinden in hoofdstuk 6 - Vaardigheden 17.Zet de gegevens uit je tabel in excel en maak een kookgrafiek van het water met ijs. Gebruik daar een spreidingsgrafiek voor. 18.Maak een schermfoto van de grafiek. Home-knop + aan/uit-schakelaar tegelijk kort indrukken. 19.Plaats nu je foto van de grafiek in het ibook 20.Wat valt je op aan de grafiek als je naar het smelten van het ijs kijkt? 21.Wat valt je op aan de grafiek als je naar het koken van het water kijkt? Alles netjes OPGERUIMD? Schermfoto in ibook plaatsen 23

25 1. Fasen & Faseovergangen 20. Antwoorden Practicum Kijk de opdrachten die je in je schrift hebt gemaakt, zorgvuldig na! Opdracht 11: De bellen bestaan uit waterdamp, dus water in gasvorm. Opdracht 12: De temperatuur stijgt niet meer, die blijft constant op 100 graden Celsius. Opdracht 14: Opdracht 6: Ongeveer 300 ml Tussen de 200 ml en 300 ml. In elk geval minder dan waar je mee begonnen bent. Opdracht 15: Opdracht 8: De temperatuur stijgt veel sneller als al het ijs is gesmolten. Er is water uit het bekerglas verdwenen, dat is namelijk verdampt. Ijs heeft een groter volume dan water, daardoor houd je ook minder volume over. Opdracht 10: Je ziet overal in de vloeistof bellen en de temperatuur blijft constant. 24

26 1. Fasen & Faseovergangen Opdracht 18: 21. Aantekeningen Aantekeningen hoofdstuk Fase en Fase-overgangen Opdracht 20: De temperatuur blijft tijdens het smelten vrijwel constant, een horizontale lijn bij 0 graden Celsius Opdracht 21: De temperatuur blijft tijdens het koken constant, een horizontale lijn bij 100 graden Celsius. 25

27 1. Fasen & Faseovergangen 22. D-toets hoofdstuk Maak nu de D-toets over het hoofdstuk Fasen en Fase-overgangen D-toets hoofdstuk Fase en Fase-overgangen Je mag bij de D-toets al je aantekeningen gebruiken! Als je de toets inlevert, denk dan aan: Voornaam + Achternaam Leerling ID (leerlingnummer) klas (kleine letters) -adres docent 26

28

29 2. Thermometers Inhoudsopgave 1. Inleiding 2. Filmpje thermometers 3. D-toets filmpje 4. Uitzetten en krimpen 5. Uitzetten vaste stof 6. Uitzetten en krimpen van water 7. Vloeistofthermometer 8. Thermometer ijken met Celsiusschaal 9. Meetbereik en nauwkeurigheid 12. Infraroodthermometer 13. Bimetaalthermometer 14. Gevoelstemperatuur 15. Belangrijk 16. Oefeningen 17. Vragen/opdrachten 18. Antwoorden 19. Practicum thermometer ijken 20. Aantekeningen 21. D-toets hoofdstuk 10. Kelvinschaal 11. Digitale thermometer 28

30 2. Thermometers 1. Inleiding 2. Filmpje Wanneer je iets aanraakt kan dat koud of warm aanvoelen. Echter, wanneer je bijvoorbeeld in een kamer de metalen poten van een tafel aanraakt, voelen die kouder aan dan het houten tafelblad. Terwijl de hele tafel toch dezelfde temperatuur heeft! Kijk het flipping filmpje Thermometers Filmpje Thermometers Om de temperatuur van iets te meten heb je dus een thermometer nodig. Er zijn verschillende soorten thermometers. De meeste thermometers zijn tegenwoordig digitaal. Maak AANTEKENINGEN van het filmpje in je schrift! 29

31 2. Thermometers 3. D-toets filmpje Maak nu de D-toets over het filmpje Thermometers D-toets filmpje Je mag bij de Thermometers D-toets al je aantekeningen gebruiken! 4. Uitzetten en Krimpen Elke stof zet uit als de temperatuur verhoogd wordt en krimpt als de temperatuur verlaagd wordt. Gassen zetten het meeste uit bij temperatuurverhoging en krimpen ook het meeste bij temperatuurverlaging. Vloeistoffen zetten wat minder uit en krimpen ook wat minder. Vaste stoffen zetten maar een klein beetje uit bij temperatuurverhoging en krimpen ook maar een beetje bij temperatuurverlaging. Als je de toets inlevert, denk dan aan: Voornaam + Achternaam Leerling ID (leerlingnummer) klas (kleine letters) -adres docent 30

32 2. Thermometers 5. Uitzetten vaste stof Heb je wel eens meegemaakt dat de deur in huis klemt? Of hoor je de verwarming wel eens tikken? Of heb je wel eens s-zomers meegemaakt dat de brug klemt? Dat komt omdat stoffen groter (meer volume) worden als ze warmer worden. De moleculen van een stof gaan steeds harder bewegen als het warmer wordt. Daarvoor hebben ze meer ruimte nodig, het volume wordt dus groter. 31

33 2. Thermometers Bij het bouwen van grote constructies moet je rekening houden met het uitzetten in de zomer en het krimpen in de winter. Zo is er in een brug meestal een rij tanden te vinden en tussen spoorrails zit altijd een kleine opening. 6. Uitzetten/krimpen van water Water is een uitzondering bij krimpen en uitzetten als de temperatuur verlaagd of verhoogd wordt. Vanaf 4 C zet vloeibaar water namelijk uit in plaats van dat het krimpt als je het afkoelt naar 0 C. 32

34 2. Thermometers Bij het uiteindelijk bevriezen zet het ijs nog eens flink uit t.o.v. het vloeibare water: dat is ook de reden dat ijs drijft op water en we in de winter fijn kunnen schaatsen! Een vloeistofthermometer is een hollen glazenbuisje met onderaan een hol rond glazen bolletje. Dit ronde glazen bolletje heet het reservoir. Het holle buisje is de stijgbuis. In het glazen buisje en bolletje zit een vloeistof, die bij verwarming uitzet en bij afkoeling krimpt. Verder heeft iedere thermometer een schaalverdeling. Een nadeel is dat waterleidingen die bevriezen kapot kunnen breken door het uitzettende water als het ijs wordt. 7. Vloeistofthermometer Sommige koortsthermometers en buitenthermometers werken nog met een vloeistof. Vroeger werd hier het vloeibare metaal kwik voor gebruikt. Omdat kwik erg giftig is, is dat vervangen door alcohol met een kleurstof erin. 33

35 2. Thermometers 8. Thermometer ijken met Celsiusschaal De Celsius schaal is bedacht door de astronoom Anders Celsius. Hij zette een glazen buisje met daarin een vloeistof in een glas met water en smeltend ijs. Hij zette een streep ter hoogte van het vloeistofniveau en noemde dit 0 graden Celsius. Daarna zette hij het glazen buisje met de vloeistof in een glas met kokend water. Wederom zette hij een streep ter hoogte van het vloeistofniveau. Dit noemde hij 100 graden Celsius. Als laatste verdeelde hij de thermometer in gelijke stappen. De eenheid van de temperatuur, graden Celsius, is vernoemd naar de uitvinder. 9. Meetbereik en nauwkeurigheid Het meetbereik van een thermometer geeft aan welke temperaturen een thermometer kan meten. Een koortsthermometer meet bijv. alleen lichaamstemperaturen. Deze thermometer kan dus geen temperaturen onder de 35 graden Celsius of boven de 42 graden Celsius meten. Een buitenthermometer kan bijvoorbeeld van ca. -40 graden Celsius tot 50 graden Celsius meten. Er bestaan vloeistofthermometers in veel verschillende soorten en maten. Zo kan de vloeistofthermometer groot of klein zijn, dik of dun, een groot of klein reservoir of gevuld met een ander soort vloeistof. Dit kan gevolgen hebben voor het meetbereik en de precisie van de thermometer. 34

36 2. Thermometers 10. Kelvin schaal We gebruiken meestal de temperatuurschaal van Celsius. Deze is gebaseerd op de faseovergangen van water. Er is nog een andere schaal die voor natuurkunde belangrijk is. Dat is de schaal van Kelvin. Deze schaal gebruikt dezelfde stapgrootte als Celsius maar begint bij het absolute nulpunt. Hierdoor moet je de volgende omrekeningen gebruiken tussen Kelvin en Celsius. 11. Digitale thermometer De meeste thermometers zijn tegenwoordig digitaal. Er zit een elektrisch onderdeel (sensor) in die gevoelig is voor temperatuur. Kelvin koelde stoffen net zo lang af, totdat de moleculen van deze stoffen helemaal stil stonden. Kouder dan deze temperatuur was namelijk niet mogelijk, omdat de moleculen stil stonden (alle energie is weg). Dit punt noemde hij het absolute nulpunt ofwel 0 K. (het absolute nulpunt is 273,15 graden Celsius) Een mini-computertje zorgt dan dat gemeten temperatuur op het scherm verschijnt. Als de temperatuur verandert, dan verandert ook de elektrische stroom door de sensor. Als de stroom verandert, dan verandert ook het getal in het afleesvenster. Dit getal is de temperatuur die de sensor meet. 35

37 2. Thermometers 12. Infrarood thermometer Het nieuwste type thermometer werkt met infrarode warmtestraling (IR) die gemeten wordt. Een voorbeeld is de digitale oorthermometer. Er hoeft bij deze thermometers zelfs geen direct contact te zijn met het te meten voorwerp! 13. Bimetaalthermometer Een bimetaal bestaat uit een strip van twee verschillende metalen die vast met elkaar verbonden zijn. De werking berust op het verschil in uitzetting bij een bepaalde temperatuur. Afhankelijk van welke metaal uitzet buigt het naar beneden of naar boven. Om het effect te gebruiken in een bimetaalthermometer wordt de uitwijking (verschil in uitzetting) overgebracht op een wijzer die langs een schaalverdeling beweegt. Elke stof straalt infrarode straling af. De infrarood thermometer vangt deze straling op en berekent daarmee de temperatuur van het gemeten oppervlak. Infrarode stralen zijn onzichtbaar voor het menselijk oog, maar op de huid waarneembaar door hun warmtewerking. 36

38 2. Thermometers 14. Gevoelstemperatuur Het verschijnsel gevoelstemperatuur is het verschijnsel waarbij het in de wind een stuk kouder aanvoelt dan uit de wind. Hoe kouder het is en hoe harder het waait, des te kouder voelt het aan. Bij een gevoelstemperatuur onder -10 graden kunnen na enkele uren verschijnselen van onderkoeling optreden. Bij gevoelstemperaturen onder -15 graden kan al na een uur koudeletsel optreden, onder de -20 graden is na een half uur ook bij goed afdichtende winterkleding al een kleine kans op bevriezingsverschijnselen. De kans op bevriezingsverschijnselen neemt sneller toe bij gevoelstemperatuur lager dan -25 graden. 37

39 2. Thermometers 15. Belangrijk Omrekenen Celsius - Kelvin Soorten thermometers: Vloeistof-thermometer Digitale-thermometer Infrarood-thermometer Bimetaal-thermometer Onderdelen: Ijken Celsius thermometer: Smeltend ijs: 0 graden Kokend water: 100 graden Absolute nulpunt: -273 graden Celsius of 0 Kelvin Uitzetten - Krimpen In volgorde van meest naar minst uitzetten/krimpen bij verwarmen/afkoelen 1. Gas (G) 2. Vloeistof (L) 3. Vast (S) 38

40 2. Thermometers 16. Oefeningen Herhaal en oefen de leerstof uit dit hoofdstuk met behulp van de volgende oefeningen. Kelvin Celsius Celsius Kelvin Filmpje Gevoelstemperatuur Thermometers Kelvin Celsius Onderdelen Thermometer Thermometers Alles geoefend? 39

41 2. Thermometers 17. Vragen/opdrachten Maak de volgende vragen en opdrachten in je schrift! Opdracht 2: a. Lees de onderstaande thermometers zo nauwkeurig mogelijk af. b. Welke van deze thermometers heeft het grootste meetbereik? Opdracht 1: Benoem in de afbeelding hieronder de onderdelen. 40

42 2. Thermometers Opdracht 3: a. Meet hoeveel centimeter er tussen de graadstreep van 0 graden en de graadstreep van 100 graden zit. b. Hoeveel centimeter komt overeen met 1 graad Celsius? c. Hoe hoog staat de vloeistof in de stijgbuis boven 0 graden Celsius? d. Laat met een berekening zien welke temperatuur de thermometer hieronder aan geeft. e. Controleer je antwoord door de thermometer netjes met graadstrepen te verdelen. Opdracht 4: Als een thermometer nog niet geijkt is (geen schaalverdeling heeft), dan kun je deze zelf aanbrengen. De eerste stap die je daarvoor moet uitvoeren is de thermometer in (1) zetten. De vloeistof in de thermometer zal dan dalen. Als de vloeistof gestopt is met dalen, dan zet je een streepje op de thermometer. Je noteert daar het getal (2) graden Celsius. De volgende stap is de thermometer in (3) zetten. De vloeistof in de thermometer zal dan stijgen. Als de vloeistof gestopt is met stijgen, dan zet je een streepje. Je noteert daar het getal (4) graden Celsius. De laatste stap is de thermometer verdelen in gelijke stukken. Je noemt dit het aanbrengen van een (5).. 41

43 2. Thermometers Opdracht 5: a. Een buitenthermometer geeft aan dat de buitentemperatuur 22 graden Celsius is. Wanneer je deze temperatuur met meerdere thermometers na meet blijkt de temperatuur eigenlijk 23 graden te zijn. Is dit heel erg? Bij een vloeistofthermometer stijgt de vloeistof in een glazen buisje tot de juiste temperatuur. a. Vanaf welke temperatuur spreekt men van koorts? b. Tot maximaal welke temperatuur kan een koortsthermometer meten? c. Leg uit waarom Sanne haar thermometer niet schoon mag maken met heet water. b. Een koortsthermometer geeft aan dat de lichaamstemperatuur van de pasgeboren baby 37 graden Celsius is. Echter zit ook deze thermometer er 1 graad naast. Is dit heel erg? Opdracht 7: Op het dashbord van een auto zit ook een thermometer. Deze meter geeft aan of de temperatuur van de motor niet te hoog wordt. In de afbeelding hieronder zie je zo n temperatuurmeter van een auto. Opdracht 6: Sanne heeft net haar lichaamstemperatuur gemeten met een vloeistofthermometer, omdat de batterij van de digitale thermometer leeg was. 42

44 2. Thermometers a. Is de temperatuur van de motor warm of koud wanneer de meter in het blauw staat? b. Wanneer staat de meter in het blauwe vakje? c. Waar zal de meter staan wanneer de motor oververhit dreigt te raken? d. Waar staat de motor tijdens het auto rijden als er niets met de motor aan de hand is? e. Waarom werkt een temperatuurmeter in een auto met de kleur blauw en rood of met letters zoals L (low) en H (high) i.p.v. met getallen voor de temperatuur? Opdracht 8: In de afbeelding hierna zie je twee bijna identieke (dezelfde) thermometers. Ze zijn namelijk even lang en even dik. Het grote verschil is de vloeistof die er in de thermometers zit. In de linker thermometer zit een andere vloeistof dan in de rechter thermometer. In 1 van de twee thermometers zit een vloeistof die minder uitzet wanneer de temperatuur 1 graad stijgt. a. In welke thermometer (links of rechts) zit de vloeistof die minder uitzet? b. Welke thermometer heeft een groter meet bereik? c. Welke thermometer is nauwkeuriger af te lezen? 43

45 2. Thermometers Opdracht 9: In de afbeelding hieronder zie je twee bijna identieke (dezelfde) thermometers. Ze zijn namelijk even lang en even dik. Het grote verschil is de hoeveelheid vloeistof die er in de thermometers zit. In welke thermometer (links of rechts) zit meer vloeistof? Opdracht 10: In de afbeelding hieronder zie je 2 thermometers de linker heeft een nauwe (smalle) stijgbuis en de rechter een brede stijgbuis. In de linker tekening is getekend hoeveel de vloeistof in de thermometer uitzet wanneer de temperatuur 1 graad stijgt. In de rechter thermometer zit dezelfde vloeistof. Teken in de widget op de volgende bladzijde tot waar het niveau van de vloeistof komt te staan. 44

46 2. Thermometers Teken het niveau van de vloeistof in de tweede thermometer Opdracht 12: Yannick schaatst van Maasland naar Vlaardingen met de wind mee. Hij schaatst even snel als de wind, bij een temperatuur van -7 ºC. De windsnelheid is 13,4 m/s. a. Is er voor Yannick een groot bevriezingsgevaar? Na Vlaardingen krijgt Yannick wind tegen en de buitentemperatuur zakt naar -12 ºC. De lucht stroomt daardoor met een snelheid van 15,6 m/s langs Yannick. b. Is er voor Yannick een groot bevriezingsgevaar? Opdracht 11: Vul in: a. Graden Celsius = 0 Kelvin b. 20 Graden Celsius =... Kelvin c. 68 Graden Celsius = Kelvin d.... Graden Celsius = 115 Kelvin 45

47 2. Thermometers Opdracht 13: Voor deze opdracht heb je de grafiek nodig over krimpen en uitzetten van water op bladzijde 32 van je ibook. a. Wat heeft een grotere dichtheid: water van 4 ºC of water van 12 ºC? Leg je antwoord uit. b. Er is nog een temperatuur waarbij water een even grote dichtheid heeft als bij 2 ºC, welke temperatuur is dit? c. Als s-winters de waterleiding bevriest, kan hij scheuren, leg uit hoe dit komt. d. Als de waterleiding gescheurd is door vorst, merk je dat pas als het gaat dooien, leg uit hoe dit komt. e. Het heeft een tijdje gevroren, dus gaar Albert samen met zijn broertje Alberto, proberen of ze op het ijs van een vijver kunnen staan. Het water onder het ijs is niet gelijkmatig van temperatuur. De temperatuur van het water onder het ijs varieert van 4 ºC tot -1 ºC. Zet op de streepjes in het water de juiste temperatuur. 46

48 2. Thermometers 18. Antwoorden Kijk de opdrachten die je in je schrift hebt gemaakt, zorgvuldig na! Verbeter en vul zo nodig je antwoorden aan! Opdracht 3: a. 4,5 cm = 100 graden Celsius b. 0,045 cm = 1 graad Celsius c. 2,5 cm d. 2,5 / 0,045 = 55,6 ºC e. Opdracht 4: Opdracht 1: 1.) Reservoir 2.) Schaalverdeling (of meetbereik) 3.) Stijgbuis Opdracht 2: a. A = 12,5 graden Celsius ; B = -6 graden Celsius C = 55 graden Celsius (je mag er 1 graad naast zitten bij de laatste twee gevallen) b. Thermometer B heeft het grootste meetbereik 1 = smeltend ijs 2 = 0 3 = kokend water 4 = = schaalverdeling Opdracht 5: a. Nee dit is niet erg, omdat gevoelsmatig maakt het niet uit of de buitentemperatuur 22 of 23 graden Celsius is. Dit voelt allebei als aangenaam en het verschil kan je lichaam niet merken. 47

49 2. Thermometers b. Ja dit is erg, omdat een lichaamstemperatuur van 37 graden Celsius bij een baby betekent dat hij/zij gezond is en geen koorts heeft. Vanaf 38 graden spreekt men wel van verhoging/koorts. Opdracht 6: a. Vanaf 38 graden Celsius. b. Als men 39 a 40 graden koorts heeft dan kan dit levensbedreigend zijn. Een koortsthermometer hoeft dus niet boven de 40 graden te kunnen meten. c. Heet water kan een temperatuur hebben van boven de 40 graden, bijv graden. De thermometer kan maar meten tot ca. 40 graden Celsius. Als de thermometer warmer wordt blijft de vloeistof in de thermometer toch uitzetten, maar dan is er geen ruimte meer om te stijgen in de stijgbuis. De druk in de thermometer wordt dan te groot, waardoor het glas zal knappen. Opdracht 7: a. Koud b. Als de motor nog niet gestart is, net gestart of al enige tijd uit is. c. In het rode blokje. d. Tussen het blauwe en rode blokje in. (zwarte gedeelte) e. Iedereen kan aanvoelen dat een wijzer die in het rode gedeelte komt betekent dat de motor oververhit raakt en dat de auto direct aan de kant moet worden gezet. Als er een temperatuur in graden Celsius stond, bijv. 175 graden Celsius, dan weet een automobilist niet of dit een goede temperatuur is voor een automotor of dat dit te warm of te koud is. Opdracht 8: a. De rechter thermometer. b. De rechter thermometer. c. De linker thermometer. 48

50 2. Thermometers Opdracht 9: De linker thermometer. Opdracht 11: a Graden Celsius = 0 Kelvin b. 20 Graden Celsius = 293 Kelvin Opdracht 10: c. 68 Graden Celsius = 341 Kelvin d Graden Celsius = 115 Kelvin Opdracht 12: a. nee b. ja Opdracht 13: a. Water van 4 ºC heeft een kleiner volume (1000 cm 3 ) dan water met een temperatuur van 12 ºC (1000,6 cm 3 ). Als het volume kleiner is, dan wordt de dichtheid groter. Dus water van 4 ºC heeft een grotere dichtheid dan water met een temperatuur van 12 ºC. b. 6ºC 49

51 2. Thermometers c. Water dat bevriest (ijs), zet uit. Het ijs krijgt een groter volume dan het water, daarom zal de waterleiding (buis) scheuren. 19. Practicum d. Het ijs in de waterleiding zorgt ervoor dat het water niet door de buis kan stromen. Als het ijs smelt zal het water door de scheur in de buis naar buiten stromen e. Thermometer ijken Inleiding De Celsius schaal is bedacht door de astronoom Anders Celsius. Hij zette een glazen buisje met daarin een vloeistof in een glas met daarin water en smeltend ijs. Hij zette een streep ter hoogte van het vloeistofniveau en noemde dit 0 graden Celsius. Daarna zette hij het glazen buisje met de vloeistof in een glas met kokend water. Wederom zette hij een streep ter hoogte van het vloeistofniveau. Dit noemde hij 100 graden Celsius. Als laatste verdeelde hij de thermometer in gelijke stappen. Het water met de grootste dichtheid (4 ºC) zal naar beneden zakken. In dit practicum ga je dit zelf doen. 50

52 2. Thermometers Veiligheid: Lab-jas Veiligheidsbril Voorbereiding: 1. Plak langs 1 kant van de thermometer een strook schilderstape. Druk de tape goed vast. Haar opbinden Benodigdheden: Brander Gaasje Driepoot Lucifers + schoteltje Bekerglas Blanco thermometer Blokjes ijs (als laatste ophalen) Statief 2. Kijk goed naar de foto s en bouw eerst de hele opstelling. 3. Doe 150 ml water in het bekerglas 4. Doe als laatste de de blokjes ijs in het bekerglas. Kruisklem Statiefklem ipad in plastic hoes Schilderstape en stift 51

53 2. Thermometers Uitvoering: 1. Wacht nu ongeveer een minuut en roer af en toe. 2. Als het vloeistofniveau van de thermometer niet meer daalt, zet je met de watervast stift een streepje op het tape, op de hoogte van het vloeistofniveau van de thermometer. Dit streepje geeft dan 0 ºC aan. 3. Zet nu de brander onder de driepoot en steek deze aan. 4. Maak een ruisende vlam door de luchtring open te draaien. 5. Laat het water met behulp de brander koken. 6. Laat de thermometer minimaal 1 minuut in het kokende water staan, het vloeistofniveau van de thermometer mag niet meer stijgen. 7. Zet nu voorzichtig met de stift een streepje op de hoogte van het vloeistofniveau van de thermometer. Dit streepje geeft dan 100 ºC aan. 52

54 2. Thermometers 8. Zet nu eerst de brander uit en haal voorzichtig de thermometer uit de statiefklem. 9. Plak aan de andere kant van de thermometer ook een stuk schilderstape voor de schaalverdeling. 12.Verdeel de ruimte tussen de getallen 0 en 100 met behulp van streepjes in tien gelijke delen. Gebruik een liniaal om de ruimte netjes te verdelen. 10.Zet bij het onderste streepje: 0 ºC 11.Zet bij het bovenste streepje : 100 ºC 13.Zet bij de streepjes de getallen: 10 t/m 90 53

55 2. Thermometers 14. Meet de temperatuur in het sciencelab met je eigen gemaakte thermometer. Meet die temperatuur op één graad nauwkeurig en schrijf de uitkomst in je schrift. 20. Aantekeningen Aantekeningen thermometers 15. Meet de temperatuur in het sciencelab met een andere thermometer. Meet die temperatuur op één graad nauwkeurig en schrijf de uitkomst ook in je schrift. 16. Zit er veel verschil tussen de uitkomsten? Verklaar zonodig je antwoord. 17. Ruim alles op. Alles netjes OPGERUIMD? 54

56 2. Thermometers 21. D-toets hoofdstuk Maak nu de D-toets over het hoofdstuk Thermometers D-toets hoofdstuk thermometers Je mag bij de D-toets al je aantekeningen gebruiken! Als je de toets inlevert, denk dan aan: Voornaam + Achternaam Leerling ID (leerlingnummer) klas (kleine letters) -adres docent 55

57

58 3. Kookpunt & Smeltpunt Inhoudsopgave 1. Inleiding 2. Filmpje Kookpunt en Smeltpunt 3. D-toets filmpje 4. Moleculen 5. Atomen 6. Watermolecuul en atomen 7. Zuivere stoffen 8. Mengsels 9. Zuivere stoffen en mengsels 13. Stollen/condensren zuivere stof - grafiek 14. Kook/smelttraject mengsel - grafiek 15. Fase van een stof 16. Belangrijk 17. Oefeningen 18. Vragen/opdrachten 19. Antwoorden 20. Practicum - Palmitinezuur stollen 21. Aantekeningen 22. D-toets hoofdstuk 10. Kook/condensatiepunt zuivere stof 11. Smelt/stolpunt zuivere stof 12. Smelten/verdampen zuivere stof - grafiek 57

59 3. Kookpunt & Smeltpunt 1. Inleiding 2. Filmpje In ibook1 (stoffen en materialen) heb je geleerd wat stofeigenschappen zijn, namelijk: Eigenschappen waaraan je een stof kunt herkennen. Op een aantal van die stofeigenschappen gaan we nu verder in, namelijk kookpunt/kooktraject, smeltpunt/ smelttraject en stolpunt/stoltraject. Kijk het flipping filmpje Kookpunt en Smeltpunt Filmpje Kookpunt en Smeltpunt In het eerste hoofdstuk (fasen en fase-overgangen) van dit ibook(3) heb je geleerd wat er gebeurt als een stof smelt, stolt of verdampt. Als je dit niet meer weet kijk dan eerst de aantekeningen over dit filmpje nog eens door! Maak AANTEKENINGEN van het filmpje in je schrift! 58

60 3. Kookpunt & Smeltpunt 3. D-toets filmpje Maak nu de D-toets over het filmpje Kookpunt en Smeltpunt D-toets filmpje Kookpunt Je mag bij de en Smeltpunt D-toets al je aantekeningen gebruiken! 4. Moleculen In ibook1 - stoffen en materialen, heb je al kennis gemaakt met veel verschillende soorten stoffen, bijv. aluminium, koper, spiritus, ammoniak en water. Al deze stoffen zijn opgebouwd uit kleine bouwstenen, moleculen genaamd. Bijvoorbeeld een bekerglas water bestaat uit miljoenen moleculen water. Als je de toets inlevert, denk dan aan: Voornaam + Achternaam Leerling ID (leerlingnummer) klas (kleine letters) -adres docent Moleculen zijn de kleinste deeltjes die nog de eigenschap van de stof bezitten. Als je een stukje papier doormidden scheurt heb je 2 kleinere stukken. Als je 1 van die kleine stukken nog een keer doorscheurt heb je weer 2 kleinere stukken. 59

61 3. Kookpunt & Smeltpunt Dit kun je herhalen tot je de laatste 2 moleculen van elkaar los scheurt. Als je daarna door gaat moet je het molecuul papier doorscheuren en houdt je dus geen papier meer over. 5. Atomen De moleculen zijn zo klein dat je ze niet kunt zien. Zelfs met een microscoop zijn ze nog steeds onzichtbaar. 1 Molecuul heeft een grootte van 0, mm. Dat betekent dat als je op 1cm van je geodriehoek een aantal moleculen naast elkaar legt, je moleculen nodig hebt. Er zijn echter speciale elektronen microscopen die moleculen kunnen waarnemen. In de volgende foto die met een elektronenmicroscoop is gemaakt, zie je een alcoholmolecuul. Moleculen zijn niet de kleinste deeltjes die we kennen. Moleculen bestaan uit atomen. Atomen zijn de bouwstenen van de moleculen. Er zijn moleculen die wel uit honderden atomen bestaan. Gelukkig zijn de meeste moleculen eenvoudiger. Van de atomen kennen we er slechts 118 maar er worden af en toe nog nieuwe ontdekt. 60

62 3. Kookpunt & Smeltpunt Je kunt door atomen te combineren verschillende moleculen maken. Als je met 118 atomen moleculen kunt bouwen en ze mogen meer dan 100 atomen groot zijn kun je heel veel combinaties maken. Vandaar dat er ook ongeveer moleculen zijn. 6. Watermolecuul en atoom 7. Zuivere stoffen Zuivere stoffen zijn stoffen die bestaan uit slechts 1 soort moleculen (1 soort stof). Voorbeelden: goud, zilver, zuurstof en stikstof. Water ken je misschien al onder de scheikundige naam H2O. Water is opgebouwd uit miljoenen H2O moleculen. Een water molecuul is weer opgebouwd uit 2 keer een H-atoom (waterstof) en 1 keer een O-atoom (zuurstof). 61

63 3. Kookpunt & Smeltpunt 8. Mengsels Mengsels zijn stoffen die bestaan uit meerdere soorten moleculen (meerdere verschillende stoffen). Voorbeelden: limonade, wasmiddel en kraanwater. 9. Zuivere stoffen en mengsels In kraanwater zitten echter allerlei stoffen opgelost zoals calcium, fluor en natrium. Deze stoffen uit het water halen zou erg veel geld kosten en is bovendien onnodig, want calcium is goed voor een sterke botstructuur en fluor is goed voor het glazuur op je tanden. Kraanwater bestaat dus uit verschillende stoffen en omdat iedere stof zijn eigen molecuulsoort heeft, bestaat kraanwater dus uit meerdere stoffen. Stoffen die bestaan uit meerdere (stoffen) molecuulsoorten noemt men mengsels. In het dagelijks taalgebruik spreekt men wel eens van zuiver kraanwater. Hiermee bedoelt men dat het water dat uit de kraan komt schoon is. In de natuur- en scheikunde mag je de term zuiver echter alleen gebruiken als een stof uit slechts 1 soort moleculen bestaat. 62

64 3. Kookpunt & Smeltpunt 10. Kookpunt en condensatiepunt zuivere stof Iedere zuivere stof heeft een kookpunt en condensatiepunt. Het kookpunt van een stof is de temperatuur waarbij deze stof overgaat van de vloeibare in de gasvormige fase. (Voor water is het kookpunt 100 graden Celsius.) bijv. 98 ºC, dan condenseert water. 100 ºC is dus zowel het kookpunt als het condensatiepunt van water. Verdampen en condenseren zijn namelijk het omgekeerde proces van elkaar. 11. Smeltpunt en stolpunt zuivere stof Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij deze stof over gaat van de vaste naar de vloeibare fase. (Voor water is het smelt/stolpunt 0 ºC). Het stolpunt van een stof is de temperatuur waarbij deze stof over gaat van de vloeibare naar de vaste fase. Smelten en stollen zijn namelijk het omgekeerde proces van elkaar. Het condensatiepunt van een stof is de temperatuur waarbij deze stof overgaat van de gasvormige fase in de vloeibare fase. (Voor water is het condensatiepunt 100 graden Celsius.) 100 ºC is namelijk de temperatuur waarbij al het water gaat verdampen/condenseren. Echter als de temperatuur weer onder 100 graden zakt, 63

65 3. Kookpunt & Smeltpunt 12. Smelten en verdampen zuivere stoffen in een grafiek Als je de temperatuur verhoogt van ijs, zal het eerst water worden (smelten). Blijf je de temperatuur vervolgens verhogen dan zal het water gaan koken, verdampen en veranderen in een gas (waterdamp). De temperatuur verandert tijdens de fase-overgang helemaal niet! Dit terwijl je nog steeds warmte toevoert. Deze warmte wordt echter niet gebruikt om de temperatuur te laten stijgen, maar al deze warmte (energie) wordt gebruikt om de stof van fase te laten veranderen. De moleculen moeten hiervoor verder uit elkaar komen te zitten en dit kost veel energie. De fase-overgangen: smelten en verdampen, bij een zuivere stof kun je herkennen in een grafiek doordat er een horizontale lijn in de grafiek zit. 64

66 3. Kookpunt & Smeltpunt 13. Stollen en condenseren zuivere stoffen in een grafiek Als je de temperatuur verlaagt van waterdamp, zal het eerst water worden (condenseren). Blijf je de temperatuur vervolgens verlagen dan zal het water gaan bevriezen (stollen), en veranderen in ijs. De fase-overgangen: stollen en condenseren, bij een zuivere stof kun je herkennen in een grafiek doordat er een horizontale lijn in de grafiek zit. De temperatuur verandert tijdens de fase-overgang helemaal niet! Dit terwijl je nog steeds warmte afvoert. De moleculen moeten hiervoor dichter bij komen te zitten. De fase-overgangen: stollen en condenseren, bij een zuivere stof kun je herkennen in een grafiek doordat er een horizontale lijn in de grafiek zit. 65

67 3. Kookpunt & Smeltpunt 14. Kooktraject en smelttraject/ stoltraject Mengsels zijn stoffen die bestaan uit meerdere soorten moleculen. Alle mengsels hebben een kooktraject en smelttraject. Het kooktraject van een stof zijn de temperaturen waartussen deze stof overgaat van de vloeibare in de gasvormige fase. (Voor wijn is het kooktraject tussen de 78 ºC en 100 ºC graden Celsius). Het smelttraject van een stof zijn de temperaturen waartussen deze stof over gaat van de vaste naar de vloeibare fase. (Voor kaarsvet is het smelttraject tussen de 64 en 67 ºC). Een fase-overgang (smelt-/stoltraject of kooktraject) bij een mengsel kun je herkennen in een grafiek doordat er een minder steile lijn in de grafiek zit. Grafiek Stoltraject De temperatuur verandert tijdens de fase-overgang veel minder snel. De warmte die je afvoert, wordt gebruikt om de stof van fase te laten veranderen. Alleen veranderen niet alle stoffen in het mengsel op dezelfde temperatuur van fase. 66

68 3. Kookpunt & Smeltpunt 15. Fase van een stof Vaste stof Bevindt een stof zich bij een temperatuur onder het smelt-/stolpunt, dan bevindt deze stof zich in de vaste fase. Het smelt-/stolpunt van water is 0 ºC. Als water zich bij een temperatuur onder het smelt-/stolpunt bevindt, bijvoorbeeld -5 ºC, dan bevindt water zich in de vaste fase. Vloeistof Bevindt een stof zich bij een temperatuur tussen het smelt/-stolpunt en het kook/condensatiepunt, dan bevindt deze stof zich in de vloeibare fase. Neem bijvoorbeeld water van 20 ºC, dat is tussen het smeltpunt van 0 ºC en het kookpunt van 100 ºC Het water van 20 ºC bevindt zich dan in de vloeibare fase. 67

69 3. Kookpunt & Smeltpunt Gas Bevindt een stof zich bij een temperatuur boven het kookpunt, dan bevindt deze stof zich in de gasvormige fase. 16. Belangrijk Het kook/condensatiepunt van water is 100 ºC. Als water zich bij een temperatuur boven het kook/condensatiepunt bevindt, bijvoorbeeld 120 ºC, dan bevindt water zich in de gasvormige fase. 68

70 3. Kookpunt & Smeltpunt Smelten/verdampen zuivere stof Smelten/verdampen mengsel Condenseren/stollen zuivere stof Smelt/stolpunt en kook/condensatiepunt 69

71 3. Kookpunt & Smeltpunt 17. Oefeningen 18. Vragen/opdrachten Herhaal en oefen de leerstof uit dit hoofdstuk met behulp van de volgende oefeningen. Drie fasen moleculen Bevriezen kokend water Maak de volgende vragen en opdrachten in je schrift! Fasen en overgangen Welke fase? Opdracht 1 Lucht bestaat uit verschillende gassen, onder andere uit zuurstof, stikstof en koolstofdioxide. Zie afbeelding van hieronder. Is lucht een zuivere stof of een mengsel? Leg je antwoord uit. 70

72 3. Kookpunt & Smeltpunt Opdracht 2 In welke van de onderstaande afbeeldingen is/zijn zuivere stoffen te zien? Leg je antwoord uit. e. Kan een regenplas verdampen bij 30 graden Celsius? f. Wat is het kookpunt van water? g. Wat is het verschil tussen koken en verdampen? Opdracht 4 Sam heeft metingen verricht tijdens het uitvoeren van een practicum. Hij heeft een ijsklontje verwarmt en gedurende een aantal minuten de temperatuur bij gehouden. Bekijk de grafiek in de afbeelding hieronder. Opdracht 3 a. Wanneer je een stof aan het verdampen bent gaat deze stof over van fase. Wat was de fase waarin de stof verkeerde voor het verdampen en wat is de fase van de stof na het verdampen? b. Wat gebeurd er met water als je het kookt? c. Geef nu de overeenkomst tussen water koken en verdampen. d. Hoe noem je de fase-overgang waarbij plassen water verdwijnen als de zon weer door komt na de regen? 71

73 3. Kookpunt & Smeltpunt a. In welke fase bevond het water zich bij gedeelte A van de grafiek? b. In welke fase bevond het water zich bij gedeelte B van de grafiek? Opdracht 5 Fatima heeft een grafiek gemaakt van de proef die zij heeft uitgevoerd, zie afbeelding hieronder. c. In welke fase bevond het water zich bij gedeelte C van de grafiek? d. Welke fase-overgang vindt er plaats bij gedeelte D van de grafiek? e. Aan welke gedeeltes kun je zien dat Sam te maken heeft met een zuivere stof? f. Je kunt in de grafiek zien dat het kookpunt van water 100 graden Celsius is. Een aantal minuten lang blijft de temperatuur daar constant. Er wordt nog steeds wel warmte toegevoegd aan het water, toch wordt het niet warmer. Waarvoor wordt deze warmte wel gebruikt? a. Is dit een zuivere stof of een mengsel? Leg je antwoord uit. b. Heeft Fatima te maken met een stolpunt, smeltpunt, stoltraject of smelttraject? c. Bij welke temperatuur gaat deze stof over van fase? 72