Zout + IJs

[dannyj]

Ik zag het volgende filmpje op het internet en vroeg me af wat er precies gebeurde als ijs bij zout komt, wat voor een reactie heeft het precies.

http://www.lamstraal.eu/film.php?id=4285

Mvg,

danny

[Jan van de Velde]

Ik weet niet hoe en in hoeverre zout de boel verergert, maar ook met een ijsklontje van -18° dat je 5 minuten op je vel drukt zonder zout loop je al een serieuze (hier zo te zien 2^e graads) brandwond op.

Don't try this at home, folks.

No really, don't.

Mogelijk zit de erger-graad van het zout in het feit dat het smeltwater van het klontje een paar graden onder nul zal zijn, en aan de oploswarmte van het zout, zodat er nog wat extra warmte aan je huid en onderliggend weefsel wordt onttrokken.

[StrangeQuark]

Het zoute water heeft een veel lagere bevriezings temperatuur. DAt is de rede waarom er op de zee geen ijs vormt tenzij je op een noord danwel zuidpool bent. Wat jan zei Doe het niet, het heeft dus te maken met een heel erg lage vries temperatuur. Daarnaast is water een heel erg goede warmte geleider dus de warmte wordt super snel uit je huid onttrokken.

[Jan van de Velde]

Het zoute water heeft een veel lagere bevriezings temperatuur.

En hier vraag ik mij in dit verband even wat af. De idioten uit het filmpje strooien droog zout op de huid en leggen er dan een zo te zien "droog" ijsklontje op. Op wegen wordt nooit droog zout gestrooid, om de reden dat dat niet werkt tegen ijzel en sneeuw. Het oplossen van het zout in het onderkoelde water onttrekt nog meer warmte aan het wegdek. Er is dus in eerste instantie ook geen zout water. Zou het effect zijn dat de huid nu contact maakt met "zout water" dat enkele graden onder nul is, en dus nóg kouder dan een contactoppervlak van 0°C, of zou het effect iets met oploswarmte (vgl "coolpack") te maken hebben? Of beide? Of geen van beiden?

[StrangeQuark]

Op wegen wordt nooit droog zout gestrooid

Ik dacht dat ze dat wel gewoon deden. Ik nam altijd aan dat de sneeuw het zout deed oplossen en dat er daardoor met dezelfde temperatuur vloeibaar zout water is waar normaal zoet ijs zou zijn. Ik zou dus zeggen het eerste. Ik snap niet helemaal wat je bedoelt met het tweede, de coldpack?

[Jan van de Velde]

Ik nam altijd aan dat de sneeuw het zout deed oplossen en dat er daardoor met dezelfde temperatuur vloeibaar zout water is waar normaal zoet ijs zou zijn.

Nope. Er wordt pekel gestrooid, nat zout.

Leuk proefje voor thuis:

http://www.utwente.nl/projecten/tto/Projec...n/Zout/zout.doc

PROEF 5: ZOUT EN IJS

 

Dit heb je nodig:

 

q 1 bekerglas van 250 ml

q thermometer

q 3 eetlepels fijn gemaakt ijs

q zout

q eetlepel

q werkblad 5 en een potlood

 

 

Dit is een proef waarbij je goed moet samenwerken! Maak de volgende taakverdeling:

F Kind 1 houdt de thermometer vast in het bekerglas en leest de temperatuur af.

F Kind 2 houdt steeds de tijd bij.

F Kind 3 noteert steeds de temperatuur op werkblad 5.

 

 

Dit moet je doen:

 

Maak eerst de ijsblokjes fijn.  

TIP: ijs in theedoek, dichtvouwen, bij de punten pakken, op de grond leggen en met een hamer slaan op de ijsklontjes.

Kind 1 schept nu 3 eetlepels ijs in het bekerglas en meet de temperatuur na 10 sec.  

Kind 2 houdt de tijd bij en kind 3 noteert de temperatuur na 10 sec.  

Noteer op werkblad 5:

! Wat is de temperatuur van het ijs na 10 sec.?

Kind 1 schept nu een eetlepel zout door het ijs en roert dit met de thermometer door.  

PAS OP: raak het bekerglas met ijs niet meer met je blote handen aan!

! Wat denk je dat er met de temperatuur zal gebeuren en waarom?

! Doe deze meting om de 10 sec. nog 5 keer (zie werkblad 5).

! Wat zie je gebeuren met de temperatuur? En met het ijs?

 

! Hoe zou je dat verklaren?

! Klopt dat met je voorspelling?

Verklaring proef 5:Zout is een middel om ijs sneller te laten smelten. Hiervoor moet warmte worden toegevoegd.  Als je ijs laat smelten zonder warmte toe te voegen, wordt de warmte uit de omgeving gehaald: de temperatuur daalt.

En de coldpack werkt op hetzelfde principe, maar dan met een zout met een nog veel grotere soortelijke oploswarmte dan strooizout:

http://intro.bio.umb.edu/BW/puzzles/coldpak.gif

Consider a disposable single-use coldpack; the kind that starts off at room temperature and gets cold after you squeeze it and break a packet inside.  

Typically, they consist of an outer bag filled with powdered ammonium nitrate or urea and an inner bag filled with water. When you break the inner bag, the ammonium nitrate or urea dissolves in the water. As this happens, the resulting solution gets very cold.  

This is cartooned below:  

[8000rpm]

[knip] Daarnaast is water een heel erg goede warmte geleider dus de warmte wordt super snel uit je huid onttrokken.

Ik heb juist geleerd dat water een isolator was: in duik en surfpakken (niet de dry-suits) wordt het laagje stilstaand water juist gebruikt als isolator. Tevens wordt koelwater rondgepompt, terwijl dat bij een zeer goede geleider niet zou hoeven. Ook in vijvers en sloten is er veel temperatuurverschil tussen top en bodemlagen dat duidt op een slechte warmtegeleiding.

Water heeft wel een zeer grote soortelijke warmte waardoor het veel energie kan opnemen.

[Jan van de Velde]

Ik heb juist geleerd dat water een isolator was: in duik en surfpakken (niet de dry-suits) wordt het laagje stilstaand water juist gebruikt als isolator.

Dat is een overdrijving. Het voordeel van een wetsuit is dat dat laagje lauw water niet door zwembewegingen van je lichaam wordt gespoeld omdat het gevangen zit, zodat je minder warmte verliest dan zonder wetsuit, maar dat is het dan ook. Je verliest nog steeds veel meer warmte dan met een dry-suit. Water is zeker gen isolator.

Tevens wordt koelwater rondgepompt, terwijl dat bij een zeer goede geleider niet zou hoeven.

Behalve metalen zijn er niet veel betere warmtegeleiders dan water. Er bestaan dan ook luchtgekoelde motoren, zoals die op brommertjes met van die koelribben erop.

Bij grotere installaties wordt met koelwater gewerkt, omdat dan zelfs metaal de warmte niet vlot genoeg kan afvoeren. En vervolgens is het een kwestie van dimensioneren. Een kleine installatie waar een beetje water in wrodt rondgepompt is efficienter dan een grote, met veel massa die je mee zou moeten sleuren in bijvoorbeeld een auto, trage opwarming van het geheel, en veel materiaalkosten bij de bouw.

Ook in vijvers en sloten is er veel temperatuurverschil tussen top en bodemlagen dat duidt op een slechte warmtegeleiding.

Dat duidt meer op een eigenschap van water dat warmer water een geringere dichtheid heeft en dus boven komt / blijft drijven.

Als je een partij water langs onder opwarmt heb je dat probleem niet, zoals in een pannetje op het vuur. He zonnetje schijnt er echter boven.......

[StrangeQuark]

Dankjewel JvdV, nooit geweten.

@8000rpm, je hebt gelijk, ik bedoelde energie opnemen, en dat is niet hetzelfde als dat goed kunnen afvoeren. I stand corrected.

[8000rpm]

isolator is misschien wel een groot woord, Jan, maar het is m.i. toch eerder wel isolator dan geleider:

ALs ik een pan met water op een fornuis zet, dan zijn de wanden van het pannentje sneller heet/heter dan het water. Tevens gaat het koken sneller als je het water roert (een van de eerste proefjes die je bij natuurkunde gedaan zal hebben).

Stilstaand water zal warmte slecht kunnen overbrengen, echter zodra je gaat pompen dan is het een ander verhaal. Met water kan je idd meer water mee afvoeren (vanwege de hoge soortelijke warmte: veel energie per graad Kelvin), maar is daardoor nog geen goede geleider.

Luchgekoelde motoren (al dan geforceerd) zijn er idd. en ook zelfs wat groter dan alleen maar brommerformaat (Tatra heeft een v8 gehad, Porsche een b6 met een paar honderd kW). Echter met vloeistofkoeling is idd een hoger debiet te halen met het afvoeren van warmte, mits het rondgepompt wordt.

Het water wordt in slootjes ook vanuit de bodem opgewarmd door zon: de zonnestralen gaan door het water en warmen de bodem (en planten, algen etc.) op. Pas bij de diepere wateren wordt al de warmte (infra rood) door het water zelf

geabsorbeerd. (bij zwemmen voel je dat de bodem en het water aan de kant ook warmer is dan een meter verderop).

In een relatief ondiep slootje kunnen al vrij grote temperatuursverschillen voorkomen: ijs op top, en 'warm' water voor de vissen. Iets dat ook niet strookt met een goede warmtegeleider...toch?

[Jan van de Velde]

OK, compromis dan....

Water is zeker niet de beste warmtegeleider die er bestaat. De metalen steken er in dat opzicht met kop en schouders bovenuit. Als we zo eens in BINAS kijken dan zitten zeer goede warmtegeleiders als zilver en koper rond de 400 W/m.K, en staal rond de 50 W/m.K.

Dan krijgen we de andere vaste stoffen, veelal tussen 0,1 en 1 W/m.K, met serieuze uitschieters voor grafiet en diamant en silicium (rond 160).

En dan de vloeistoffen, waarbij water dan 2-4 x zo goed warmte geleid als de andere vloeistoffen in de tabel met een geleidingscoefficient van 0,6 W/m.K, en daarmee zich met de meeste vaste stoffen kan meten.

Voeg bij die geleidingscoefficient nog het convectie-effect van een vloeistof, en dan is water ineens een best wel respectabele (hoewel geen super-)warmtegeleider, maar zeker geen isolator meer.

Alla, een tusseninneke......

[8000rpm]

Alla, een tusseninneke......

...tusseninneke... die ga ik onthouden