Broos Fonck

Fysica

Faseovergangen

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

Smelten en Stollen

2

Soortelijke smeltingswarmte

 Om een stof te doen smelten  worden warmte toegevoerd  Tijdens het smelten  worden warmte blijven toegevoerd 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 m



cte

 Afhankelijk van de

aard van de stof

 Soortelijke smeltingswarmte L s Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 4

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

Energiebeschouwingen

5

Volumeverandering bij smelten en stollen

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 6

Proef

We

verwarmen

zo regelmatig mogelijk een proefbuisje met

paraffine

gestold is. , tot ze helemaal gesmolten is. Daarna laten we het langzaam afkoelen tot de paraffine terug 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

→

Smelten

→

volumevermindering volumevermeerdering

8

Dichtheid

Wat gebeurt er met de dichtheid van een stof als ze uitzet tijdens het smelten?

ρ vaste stof > ρ vloeistof 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

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

Invloed van de druk op de smelttemperatuur

11

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

Doorsnede van de aarde

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

Het ijs bij de proef van Tyndall heeft 0 °C.

Verklaring

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

Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

De invloed van druk op de smelttemperatuur is heel gering.

20

Gevolgen: De invloed van druk op de smelttemperatuur

Filmfragment: gletsjers Broos Fonck Sint-Paulusinstituut 21

… Broos Fonck Sint-Paulusinstituut

Opdrachten

22