3.1 Ijs, water, waterdamp

• Natuurkunde / Scheikunde
• Middelbare school
• vmbo t, mavo, havo, vwo
• Leerjaar 1

H3 water

Aan de slag

online maken introductie hoofdstuk 3 

Wat weet je al?

§3.1 ijs, water, waterdamp

Doelen van deze les:

3.1.1 Je kunt de drie fasen benoemen.

3.1.2 Je kunt de drie fasen van water herkennen in de praktijk.

3.1.3 Je kunt uitleggen waarom ijs en andere vaste stoffen een kenmerkende kristalstructuur hebben.

3.1.4 Je kunt verschillende soorten neerslag beschrijven.

3.1.5 Je kunt uitleggen waarom ijs drijft op water. (EXTRA)

Welke 3 fasen zijn er?

ijs, water, waterdamp

Regen, sneeuw, mist, hagel, rijp en dauw zien er heel verschillend uit. 

Regen bestaat uit doorzichtige druppels, sneeuwvlokken zijn wit en donzig, mist is een dichte grijze nevel die je het zicht beneemt op de wereld om je heen, enzovoort. 

Toch gaat het bij al deze weersverschijnselen om dezelfde stof: Water

Vast, vloeibaar en gasvormig

Water kan net als veel andere stoffen voorkomen in drie toestanden:

- als vaste stof:  ijs

- als vloeistof (vloeibaar): water

- als gas: waterdamp

Deze 3 toestanden worden ook wel fasen genoemd.

Vast, vloeibaar en gasvormig.

Het lastige bij waterdamp is dat je dit niet kunt zien. Vaak wordt de naam "waterdamp" gebruikt voor een nevel die uit fijne druppeltjes water bestaat. 

Maar dat is niet juist!

Een nevel bestaat uit vloeibaar water, ook al zijn de druppeltjes zo klein dat je ze niet afzonderlijk kunt zien. Waterdamp is geen nevel, maar een onzichtbaar gas om je heen.

Kristallen

Sneeuw bestaat uit ijskristallen, die allemaal mooie vormen hebben. Maar in al die verschillende vormen kun je steeds dezelfde zeshoekige structuur herkennen.

Deze kristalstructuur is kenmerkend voor ijs.

Veel vaste stoffen hebben een eigen kenmerkende kristalstructuur.

Kristallen

Dat kristallen een vaste vorm hebben, kun je verklaren met hetzelfde deeltjesmodel.

Omdat de moleculen van een stof allemaal gelijk zijn, kunnen ze op een regelmatige manier "gestapeld" worden, net zoals sinasappels in een supermarkt.

Zo ontstaat een kristalrooster waarin elk molecuul een vaste plaats heeft. 

Kristallen kunnen microscopisch klein zijn, maar ook centimeters groot. Een stuk bergkristal bestaat uit grote kristallen die aan elkaar zijn vastgegroeid. De kristalstructuur is dan ook met het blote oog goed waarneembaar.

Vast, vloeibaar en gasvormig.

Sneeuw, hagel en rijp bestaan uit ijs. Als je een handvol van oppakt, smelt het ijs in je warme hand en blijft er alleen wat smeltwater over.

Regen, dauw en mist bestaan uit waterdruppels. bij regen en dauw kun je de druppels vaak goed zien, bij mist zijn ze vaak microscopisch klein.

Vast, vloeibaar en gasvormig.

In de lucht die je uitademt, zit verhoudingsgewijs veel waterdamp. 

Normaal gesproken merk je dat niet. Maar bij koud weer kan de waterdamp in je adem overgaan in kleine waterdruppeltjes, doordat je warme adem afkoelt in de koude buitenlucht. 

Je ziet dan een klein nevelwolkje voor je mond verschijnen.

Soorten neerslag

Neerslag is water dat uit een wolk valt en de aarde bereikt: regen, sneeuw en hagel

• Dauw bestaat uit kleine waterdruppeltjes. ’

• Rijp bestaat uit enorme aantallen kleine ijskristallen. 

• IJzel is zeer koude regen, die bevriest als het de bevroren grond raakt.

De fasen in het deeltjesmodel

Je kunt niet zien hoe de moleculen van een stof zoals water zich gedragen. Maar je kunt wel proberen om je dat voor te stellen. Je probeert dan voor je te zien wat de moleculen doen en hoe ze elkaar beïnvloeden. Zo kun je je een beeld vormen wat een stof is. 

Zo'n beeld noem je ook wel een "model van een stof"

In de natuurkunde en scheikunde wordt veel gebruik gemaakt van het deeltjesmodel.

In dit model bestaat een stof steeds uit dezelfde moleculen, of de stof nu vast, vloeibaar of gasvormig is. Dat een stof verschillende fases heeft, komt doordat de moleculen op verschillende manieren kunnen bewegen( en niet doordat de moleculen zelf veranderen).

Vaste stof

In een vaste stof hebben alle moleculen een eigen, vaste, plaats. De moleculen staan niet helemaal stil: ze trillen voortdurend heen en weer rond een gemiddelde 'evenwichtsstand', zonder hun vaste plaats ten opzichte van de andere moleculen kwijt te raken.  

Een blok ijs heeft daardoor niet alleen een vast volume, maar ook een vaste vorm.

Vloeistof

In een vloeistof hebben moleculen geen vaste plaats. Ze bewegen voortduren in alle richtingen langs elkaar heen. Doordat de moleculen niet aan een vaste plaats gebonden zijn, heeft een waterdruppel geen vaste vorm. De moleculen blijven wel zo dicht als mogelijk bij elkaar. Daardoor heeft een druppel wel een vast volume.

Gas

De moleculen van gas bewegen los van elkaar. 

Ze verspreiden zich meteen over de ruimte waar het gas zich in bevind. Hun onderlinge afstand is gemiddeld erg groot. De moleculen beïnvloeden elkaar niet, behalve wanneer ze op elkaar botsen.

Een gas zoals waterdamp heeft daardoor geen vaste vorm en ook geen vast volume.

Door de drie deeltjes modellen naast elkaar te zetten kun je het verschil mooi bekijken. Vaste stof; een vast rooster. Vloeistof; geen rooster en kleine afstand onderling. Gas; moleculen gedragen zich als "stuiterballen" en botsen continu.

Als ijs water wordt, welke fase-overgang vindt er plaats?

1. smelten
2. verdampen
3. condenseren
4. stollen (bevriezen)

Welke fase-overgang vindt er plaats als water ijs wordt?

1. smelten
2. verdampen
3. condenseren
4. stollen (bevriezen)

Als je een geurkaars neerzet, ruikt het na een tijdje in de hele kamer naar die geur. ook als je de kaars niet aan doet. De kaars is in de vaste fase.
Welke fase-overgang heeft er plaats gevonden?

1. smelten
2. verdampen
3. sublimeren
4. condenseren

Sleep alle woorden naar het bijpassende cijfer.

1

2

3

4

5

6

stollen

condenseren

rijpen

sublimeren

smelten

verdampen

Doelen van deze les:

3.1.1 Je kunt de drie fasen benoemen.

3.1.2 Je kunt de drie fasen van water herkennen in de praktijk.

3.1.3 Je kunt uitleggen waarom ijs en andere vaste stoffen een kenmerkende kristalstructuur hebben.

3.1.4 Je kunt verschillende soorten neerslag beschrijven.

3.1.5 Je kunt uitleggen waarom ijs drijft op water. (EXTRA)

Aan de slag - huiswerk 

online maken en leren § 3.1 

H opdr 1 tm 7

V opdr 1 tm 11