Item gefilterd op datum: december 2012

Er is warmte nodig om een stof te doen smelten. Een stof die stolt geeft warmte af. Smelten oefent een afkoelende werking op de omgeving uit. De smeltwarmte – de hoeveelheid warmte die nodig is voor het smelten van een stof – en de stollingswarmte – de hoeveelheid warmte die vrijkomt bij het stollen van een stof – is afhankelijk van de soort stof en de hoeveelheid stof.

Onder de smeltwarmte van een stof verstaat men het aantal joule dat nodig is om 1 kg van de stof bij één bepaalde temperatuur geheel te doen overgaan in vloeistof. Onder de stollingswarmte van een stof verstaat men het aantal joule dat vrijkomt als 1 kg vloeistof bij één bepaalde temperatuur geheel overgaat in vaste stof. De smeltwarmte en stollingswarmte van een stof zijn gelijk aan elkaar.

Hiervoor wordt het symbool rs gebruikt. De meest gebruikte eenheden van smeltwarmte zijn J kg-1, J g-1 en kJ kg-1.

De hoeveelheid benodigde warmte om een stof te doen smelten of stollen kan men berekenen met Q = m x rs.

We mengen 50 g ijs van 273 K met 1.000 g water van 298 K. Bereken de eindtemperatuur.

De eindtemperatuur ligt waarschijnlijk boven de 0 oC. 50 x 334 + 50 x 4,2 x t = 1.000 x 4,2 x (25 – t) 16.700 + 210t = 105.000 – 4.200t 4410t = 88.300 T = 20 oC.

Hoeveel joule zijn er nodig om 3 kg ijs van 267 K om te zetten in 3 kg water van 273 K? 3 x 2.200 x (273 – 267) = 39.600 J is nodig voor de temperatuurstijging. Om 1 kg ijs om te kunnen zetten naar water is 334.000 J nodig, dus 3 x 334.000 = 1.002.000 J. In totaal is er dan 1.002.000 + 39.600 = 1.041.600 J nodig.

a. Wanneer kunnen waterleidingbuizen springen?

Als deze bevroren zijn geweest en dan weer ontdooien. Het volume, en daarmee de druk, binnen de buizen is daardoor toegenomen.

b. Wanneer merk je dat ze inderdaad kapot zijn? Na het ontdooien.

Het is niet verstandig een volle fles limonade op een warme zomerdag te koelen in het vriesvak van een koelkast. Wat kan er, afgezien van het feit dat de limonade bevriest, dan gebeuren?

Limonade bestaat voor een groot deel uit water. Het volume wordt bij bevriezen groter, waardoor de fles kan gaan springen.

Als men in een reageerbuis gesmolten paraffine laat afkoelen, is het oppervlak van de gestolde paraffine hol. Hoe blijkt hieruit dat paraffine bij het stollen krimpt?

De bovenste rand of aanslag van de paraffine in de reageerbuis laat het volume zien van de gesmolten paraffine. Aangezien het gestolde oppervlakte hol is, kan men dus opmerken dat het volume is afgenomen en dat de paraffine bij het stollen is gekrompen.

8. Noem enkele stoffen waarvan het smeltpunt niet scherp is aan te geven. Dit is bijvoorbeeld bij glas, boter, asfalt en rubber.

9. Wat gebeurt er in de regel met het volume bij smelten en wat bij stollen. Het volume van een stof neemt toe bij smelten en af bij stollen.

10. Welke uitzondering ken je op vraag 9? IJs; dit heeft te maken met de kristalstructuur ervan.

Bij smelten zet een stof uit, dus het volume wordt dan groter. De massa verandert niet. De dichtheid vermindert, want per dm3 is er minder massa aanwezig. Hierdoor zal een vaste lichaam zinken in zijn eigen vloeistof. IJs is hierbij een uitzondering, want deze krimpt bij het smelten, vanwege de kristalstructuur van ijs.

Bij water vindt uitzetting door afkoeling al plaats als men het afkoelt van 4 oC tot 0 oC. Dat komt doordat zich dan ijskristallen in het water beginnen te vormen.

Geef in de volgende gevallen aan of de genoemde stoffen bij de gegeven temperatuur wel of niet vast zijn. Raadpleeg hierbij een tabellenboek.

a. Stikstof van -200 oC Niet vast

b. Kwik van 50 K Vast

c. Lood van 550 K Vast

d. Ammoniak van -80 oC Vast

e. Zuurstof van -80 oC Niet vast

f. Zuurstof van 53 K Vast

Van sommige stoffen kan het smeltpunt niet precies worden aangegeven, omdat deze eerst zacht worden voor ze gaan smelten. Voorbeelden hiervan zijn glas en boter.

1. Wanneer spreekt men van smelten en wanneer van stollen? Een stof smelt bij de overgang van vast naar vloeibaar. Een stof stolt bij de overgang van vloeibaar naar vast.

2. Geef een verklaring van het smeltingsproces met behulp van de moleculair-theorie. Door verhitting gaan de moleculen van de stof steeds sneller bewegen, waardoor ze los van elkaar gaan bewegen. Hierdoor worden de aantrekkingskrachten van de moleculen kleiner, waardoor de stof gaat smelten.

3. Wat gebeurt er met de temperatuur tijdens het smelten? Deze blijft constant.

4. Wat versta je onder het smeltpunt van een stof? De temperatuur waarbij de vaste stof in een vloeibare stof overgaat.

5. Wat weet je van de massa van een stof vóór en na het smelten? Deze blijft onveranderd.

6. Wat is het stolpunt van een stof? De temperatuur waarbij de vloeibare stof overgaat in een vaste stof.

7. Ligt het stolpunt hoger dan, even hoog als of lager dan het smeltpunt? Het stolpunt is gelijk aan het smeltpunt.