Fysica

1. Fysica Faseovergangen

2. Smelten en Stollen Sint-Paulusinstituut

3. Soortelijke smeltingswarmte • Om een stof te doen smelten  warmte toegevoerd worden • Tijdens het smelten  warmte blijven toegevoerd worden Sint-Paulusinstituut

4. Verband tussen Q en m • De warmte die voor het smelten van een stof moet toegevoerd worden, is recht evenredig met de massa van die stof. • Q ~ m • of • Afhankelijk van de aard van de stof • Soortelijke smeltingswarmte Ls Sint-Paulusinstituut

5. Energiebeschouwingen Sint-Paulusinstituut

6. Volumeverandering bij smelten en stollen Sint-Paulusinstituut

7. Proef • We verwarmen zo regelmatig mogelijk een proefbuisje met paraffine, tot ze helemaal gesmolten is. Daarna laten we het langzaam afkoelen tot de paraffine terug gestold is. • We vergelijken de vorm van het oppervlak van de vloeibare en de gestolde paraffine. • Waarneming: • Het volume in de vloeibare toestand is groter dan in vaste toestand. Het oppervlak van de vaste stof staat gebogen. Sint-Paulusinstituut

8. Besluit • Stollen → volumevermindering • Smelten → volumevermeerdering

9. Dichtheid • Wat gebeurt er met de dichtheid van een stof als ze uitzet tijdens het smelten? • ρvaste stof > ρvloeistof • Hoe bevinden de vaste stof en de vloeistof zich dan ten opzichte van elkaar in een vat? • De vaste stof ligt op de bodem. • Uitzondering?? Sint-Paulusinstituut

10. Opdracht • Een beker bevat water waarin een brok ijs drijft. Het ijs begint te dooien. Als al het ijs gedooid is, wat zal er dan met het waterniveau gebeurd zijn? Is het gestegen, gedaald of even hoog gebleven? • Als al het ijs gedooid is blijft het waterniveau even hoog staan. Ijs krimpt in bij het smelten. Sint-Paulusinstituut

11. Invloed van de druk op de smelttemperatuur Sint-Paulusinstituut

12. Doorsnede van de aarde Sint-Paulusinstituut

13. Smelttemperatuur • Smelttemperatuur → druk • Voor de meeste stoffen geldt: • Hoe hoger de druk, … • hoe hoger de smelttemperatuur. • Kan je dat verklaren (deeltjesmodel)? Sint-Paulusinstituut

14. Kan je dat verklaren (deeltjesmodel)? • Een druk uitgeoefend op een vaste stof verkleint het volume van deze stof: de deeltjes komen dichter bij elkaar. • Daar bij de meeste stoffen bij het smelten de deeltjes verder uit elkaar gaan, zal een verhoging van de druk het smeltproces nadelig beïnvloeden. • Er is daarom een hogere temperatuur nodig om de deeltjes terug verder van elkaar te brengen en om de vaste fase over te laten gaan naar de vloeibare fase. Sint-Paulusinstituut

15. Uitzondering • De proef van Tyndall onderzoekt dit fenomeen. • Komen de deeltjes bij het smelten dichter bij elkaar of gaan de deeltjes verder van elkaar? • Een drukverhoging zal het smeltproces gunstig of ongunstig beïnvloeden? Sint-Paulusinstituut

16. Proef • We hangen metalen massa’s aan een zeer dunne staaldraad over een nat ijsblok dat met zijn twee uiteinden ondersteund is. • We gaan na, wat er na verloop van tijd gebeurt. • Waarneming: • De draad zakt geleidelijk door het ijs. Maar het ijsblok blijft heel. Sint-Paulusinstituut

17. Besluit • De druk heeft een invloed op de smelttemperatuur. • De smelttemperatuur van ijs verlaagt bij verhoging van de druk.

18. Verklaring • Het ijs bij de proef van Tyndall heeft 0 °C. • De dunne draad oefent op het bovenste laagje ijs een grote druk uit waardoor het smelt. • De draad zakt even in het water tot op het volgende laagje ijs. • Waarom stolt het ijs boven de draad opnieuw? Sint-Paulusinstituut

19. Waarom stolt het water boven de draad opnieuw? • Het bovenliggend laagje water is van de hoge druk bevrijd en kan door de omringende, koude ijslagen opnieuw in ijs omgezet worden. • De stollingswarmte, die hiertoe uit het water moet vrijkomen, vloeit door de warmtegeleidende metaaldraad naar de ijslaag er onder en doet deze op haar beurt smelten, enz. Sint-Paulusinstituut

20. De invloed van druk op de smelttemperatuur is heel gering. Sint-Paulusinstituut

21. Gevolgen: De invloed van druk op de smelttemperatuur • Filmfragment: gletsjers Sint-Paulusinstituut

22. Opdrachten • … Sint-Paulusinstituut