Faseovergangen

Fysica
Faseovergangen
Broos Fonck
Smelten en Stollen
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
2
Soortelijke smeltingswarmte
Om een stof te doen smelten  warmte toegevoerd
worden
 Tijdens het smelten  warmte blijven toegevoerd
worden

Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
3
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
Q
 cte
m
 Afhankelijk
van de aard van de stof
 Soortelijke smeltingswarmte Ls
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
4
Energiebeschouwingen
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
5
Volumeverandering bij smelten
en stollen
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
6
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.
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
7
Besluit
• Stollen → volumevermindering
• Smelten → volumevermeerdering
8
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??
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
9
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.
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
10
Invloed van de druk op de
smelttemperatuur
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
11
Doorsnede van de aarde
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
12
Smelttemperatuur
Smelttemperatuur → druk
Voor de meeste stoffen geldt:
Hoe hoger de druk, …
hoe hoger de smelttemperatuur.
Kan je dat verklaren (deeltjesmodel)?
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
13
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.
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
14
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?
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
15
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.
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
16
Besluit
• De druk heeft een invloed op de
smelttemperatuur.
• De smelttemperatuur van ijs
verlaagt bij verhoging van de druk.
17
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?
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
18
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.
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
19
De invloed van druk op de
smelttemperatuur is heel gering.
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
20
Gevolgen: De invloed van druk op de
smelttemperatuur
Filmfragment: gletsjers
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
21
Opdrachten
…
Broos Fonck
Sint-Paulusinstituut
22