3.3 veranderen van fase

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo t, havo
• Leerjaar 2

3.3 Veranderen van fasen

Wat gaan we doen?

• Inleiding
  
• Fase-overgangen
  
• Fase-overgangen en het weer
  
• Bevriezen
  
• Smelten
  
• Verdampen 

Lesdoelen

1. Je kunt de zes fase-overgangen van stoffen benoemen en beschrijven.
   
2. Je kunt beschrijven hoe de fase-overgangen van water een belangrijke rol spelen bij allerlei weersverschijnselen.
   
3. Je kunt met het deeltjesmodel verklaren hoe het komt dat de temperatuur een belangrijke rol speelt bij smelten en verdampen.

Introductie

Het weer kan plotseling omslaan. Een zomerdag kan beginnen met een strakblauwe lucht en eindigen met een flinke onweersbui. ’s Winters zijn bomen en struiken na een koude nacht soms opeens bedekt met een dikke laag rijp. Als de dooi invalt, wordt het ijs waar je gisteren nog op schaatste, snel onbetrouwbaar. In al deze situaties heb je te maken met water dat van fase verandert.

Fase-overgangen

Als water smelt of bevriest, noem je dat een fase-overgang: de stof gaat over van de ene fase in de andere. Er zijn zes fase-overgangen (figuur 1):

• stollen/bevriezen: van vloeibaar naar vast

• smelten: van vast naar vloeibaar

• verdampen: van vloeibaar naar gasvormig

• condenseren: van gasvormig naar vloeibaar

• rijpen: van gasvormig naar vast

• vervluchtigen: van vast naar gasvormig

Fase-overgangen en het weer

De fase-overgangen van water spelen een belangrijke rol bij allerlei weersverschijnselen.

Bevriezen

Als het vriest, verschijnt er een laag ijs op het water in plassen en vijvers. Het bovenste laagje water bevriest: van vloeibaar wordt het vast. Als het blijft vriezen, groeit het ijslaagje van onderaf steeds verder aan.

Smelten

Als het gaat dooien, smelt de ijslaag op plassen en vijvers snel weg. Boomtakken die pas nog wit waren van de rijp, worden nu weer kaal, terwijl de waterdruppels naar beneden vallen. Vast ijs wordt weer vloeibaar water.

Verdampen

Als na een regenbui de zon schijnt, zijn de straten algauw weer droog. Plassen worden steeds kleiner en verdwijnen ten slotte helemaal. Dat komt doordat het regenwater bij warm weer snel verdampt: zichtbaar water wordt onzichtbare waterdamp.

Zelfstandig werken

• Wat: lees paragraaf 3.3 op blz. 65 t/m 67 en maak opgaven 23 t/m 28 blz. 69
• Hoe: helemaal stil!
  
• Hulp: Docent
• Tijd: 20minuten lang
  
• Huiswerk: opdrachten 29 t/m 31 van H 3.3 blz. 70.
• Klaar?: Lees H3.4 Kookpunt en smeltpunt op blz.72 t/m 74. 

Geef de namen van de faseovergangen 2 en 5.

Nummer 2

Nummer 5

Smelten

Stollen

Rijpen

Verdampen

Condenseren

Sublimeren

In welke fase is water wanneer er condens op een koude ruit in de kamer zit.

1. vast
2. condenseren
3. vloeibaar
4. gas

Water verandert in ijs

Waterdamp verandert in drupels

IJs verandert in water

water verandert in damp

Condenseren

Bevriezen

Smelten

Verdampen

1.

2.

3

4.

5.

6.

rijpen

vervluchtigen

smelten

stollen

condenseren

verdampen

Voor welke faseovergangen dient de stof verwarmd te worden?

Nask leerdoel 27

1. sublimeren, condenseren, stollen
2. rijpen, smelten, verdampen
3. rijpen, stollen, verdampen
4. sublimeren, smelten, verdampen

Je gaat ijs verwarmen. In welke volgorde komen de faseovergangen dan voor?

1. eerst smelten, dan condenseren
2. eerst smelten, dan stollen
3. eerst smelten, dan verdampen
4. eerst verdampen, dan condenseren

Neerslag komt in twee toestanden voor: vast en vloeibaar.
Bij welke soorten neerslag is het water vloeibaar?

1. dauw
2. sneeuw
3. regen
4. rijp

Hoe heet de neerslag die je in de zomer 's ochtends op bomen en planten kunt vinden?

1. ijzel
2. dauw
3. regen
4. rijp

Tijdens een willekeurige winterdag zit er veel waterdamp in de lucht. Vervolgens daalt de temperatuur ’s nachts naar −4 °C.
Wat zul je de volgende ochtend op de takken vinden?

1. rijp
2. waterdruppels
3. waterdamp

Condenseren

Als warme lucht ’s nachts afkoelt tegen een koud voorwerp, condenseert de waterdamp die erin zit. Op grassprieten en bladeren verschijnen dan kleine waterdruppels (figuur 2). Onzichtbare waterdamp wordt zichtbaar water.

Rijpen

Als de temperatuur ’s nachts daalt tot onder 0 °C, ontstaat er geen dauw, maar rijp. De waterdamp in de lucht gaat over in kleine ijskristallen die boomtakken en grassprieten een prachtig wit uiterlijk geven (figuur 3).

Vervluchtigen

Als de lucht erg koud en droog is, wordt een laag sneeuw geleidelijk dunner. Dat komt doordat ijs onder die omstandigheden langzaam verandert in waterdamp. Er zijn ook stoffen die snel vervluchtigen, zoals vast koolstofdioxide (‘droog ijs’).

De invloed van de temperatuur

Het is duidelijk dat de temperatuur een belangrijke rol speelt bij de verschillende fase-overgangen. Met het deeltjesmodel kun je verklaren hoe dat komt. Als voorbeeld de fase-overgangen smelten en verdampen.

Smelten in het deeltjesmodel

In een vaste stof zijn de moleculen dicht op elkaar gestapeld in een regelmatig patroon. Tussen moleculen die aan elkaar grenzen, bestaan aantrekkende krachten. Dat zorgt ervoor dat elk molecuul op zijn vaste plaats blijft. Hoe kleiner de afstand tussen twee aangrenzende moleculen, des te groter is de onderlinge aantrekkingskracht.

Smelten in het deeltjesmodel

Als de temperatuur stijgt, gaan de moleculen steeds heviger trillen. De afstand tussen de moleculen wordt dan groter. Je merkt dat doordat de stof uitzet. Door de grotere afstand trekken de moleculen elkaar minder sterk aan. Als de temperatuur een bepaalde waarde bereikt (bij water is dat 0 °C), is de aantrekkingskracht te klein om de moleculen op hun vaste plaats te houden: de stof smelt dan en wordt vloeibaar.

Verdampen in het deeltjesmodel

In een vloeistof zijn de moleculen steeds in beweging. Hun onderlinge aantrekkingskracht zorgt ervoor dat ze dicht bij elkaar in de buurt blijven. Alleen aan het vloeistofoppervlak is dat anders. Af en toe heeft een molecuul daar zoveel snelheid dat hij uit de vloeistof kan ontsnappen (figuur 4). Zo’n molecuul gaat dan deel uitmaken van de lucht boven de vloeistof. Zo raakt de vloeistof steeds meer moleculen kwijt: de vloeistof verdampt

Zelfstandig werken

maken vragen 23 tm 27 p 69                  Klaar

(12 minuten)                                         maken vragen 28 t/m31 p69&70

                                                                       (12 minuten)

lesindeling

vragen beantwoorden (5 minuten)

quizz maken (3 minuten)

Welke faseovergang zie je in het plaatje?

1. Verdampen
2. Condenseren
3. Sublimeren
4. Koken

hoe heet deze faseovergang?
vast --> vloeibaar

1. rijpen
2. smelten
3. stollen
4. verdampen

De was droogt ook als het vriest.
Welke faseovergang heeft er plaatsgevonden?

1. stollen
2. verdampen
3. smelten
4. vervluchtigen

Door welke faseovergang is dit ijs ontstaan?

1. rijpen
2. bevriezen
3. smelten
4. condenseren

In welke fase zit water als het mist?

1. vast
2. gas
3. vloeibaar

Leerdoelen

- Ik weet wat een faseovergang is. 

- Ik kan een fasedriehoek maken. 

- Ik kan de zes faseovergangen herkennen.