onderkoeling

[Anonymous]

hallo

Als water ijs word bij -1 graden ipv 0 graden is dit onderkoeling toch he?

Als dit klopt, hoe komt dit dan?

Kan men dit verklaren met fysische begrippen zoals entropie, energie enz?

[Stephaan]

onderkoeling is een verschijnsel uit de biologie

vriespuntsverlaging is eerder natuurkundig

Ik heb beide termen eens op google nagekeken en stel voor dat je dat zelf ook doet, liever dan dat ik er een halfbakken samenvatting van maak

[Anonymous]

nee heb het opgezocht en het is toch onderkoeling:

Water en vele andere vloeistoffen kunnen worden onderkoeld tot ver beneden het vriespunt. Dit verschijnsel werd reeds in de 18e eeuw onderzocht door Fahrenheit. De oorzaak van onderkoeling is dat ieder kristal klein moet beginnen. Kleine kristallen smelten echter waar grote kristallen aangroeien. Een kristal kan daarom alleen ontstaan als, door een toevallige fluctuatie, een kristalkiem wordt gevormd die net groot genoeg is om door te groeien. Dit proces heet nucleatie.

In de afgelopen eeuw is veel experimenteel en theoretische onderzoek verricht aan het verschijnsel van kristalnucleatie. De essentiële stap in het nucleatieproces - de vorming van de ‘kritieke’ kiem – was experimenteel echter niet toegankelijk. Ook bij de theoretische beschrijving van het nucleatieproces waren veel onzekerheden, wederom door gebrek aan informatie over de kritieke kiem. Met behulp van computersimulaties is het tegenwoordig mogelijk om de eerste stadia van het kristallisatieproces in detail te volgen. Uit deze berekeningen blijkt dat wij een aantal van de bestaande ideeën over nucleatie moeten aanpassen.

[Stephaan]

Ik begin te denken dat de twee namen wel eens door elkaar gebruikt worden. Op de site die ik raadpleegde was onderkoeling iets dat bij warmbloedige dieren bestaat als ze te lang aan koude zijn blootgesteld Hun lichaamstemperatuur daalt dan beneden de normale en dat kan uiteindelijk de dood tot gevolg hebben.

Het soort onderkoeling (vooraleer water bevriest)waar je over schrijft werd in mijn bron vriespuntverlaging genoemd. Maar het is me niet om de naam te doen hoor.

Ik begreep eruit dat sommige soorten onzuiverheden in het water de eigenschap vertonen van zich vast te hechten op de micro-kristalletjes van zodra die verschijnen en daardoor beletten dat verdere watermoleculen zich vasthechten (bevriezen). Het waarom en hoe die onzuiverheden zò werken was niet meteen duidelijk. Het is dan pas bij nog lager temperaturen onder nul dat het water toch bevriest

Heb je daar iets aan?

[Pollop XXIII]

Daar heb ik niks op aan te merken Stephaan, maar dan 'foefel' je bij wijze van spreken enigszinds door het water vuil te maken.

Je kan water in de pure heldere h2o vorm onder nul laten bevriezen. Heel simpel, door de druk te verlagen.

Neem nu, je zit in de bergen en je zet een pot water op het vuur. Het water kan soms zelfs al beginnen koken op 60°C. Dit komt doordat de luchtdruk in de bergen veel lager is dan die hier beneden. De druk vermindert en de waterdeeltjes worden minder belemmerd om vrij te bewegen en zullen veel sterker bewegen. Daardoor geraakt je water sneller aan de kook. Ditzelfde gebeurt op het vriespunt. Bevriezen is eigenlijk wat er gebeurt als de waterdeeltjes te koud zijn en dus te weinig thermische beweging hebben, zodat ze de cohesiekrachten niet langer kunnen overwinnen. Bijgevolg gaan de deeltjes mooi bij elkaar blijven en slechts lichtjes trillen. Als de druk lager is dan normaal, gaan de deeltjes nog langer de cohesiekrachten kunnen overwinnen, en zal het water dus pas bevriezen nadat je het koud genoeg maakt. Dit punt kan dus onder 0°C liggen.

[Stephaan]

Dank je voor het kommentaar PollopXXIII.

We zijn het dus eens over het feit dat onzuiverheden het vriespunt van water verlagen. (Onzuiverheden verhogen trouwens ook het kookpunt)

Daarom spreken we over vriespuntsverlaging van water (dat we dan onderkoeld noemen) en over kookpuntsverhoging.

Dat laatste is nogal gevaarlijk omdat het koken een beetje "explosief " en spattend gebeurt als het koken uiteindelijk dan toch begint. Dit heb ik in een keukengebeuren reeds echt meegemaakt.

Dat water bij verminderde druk op lagere temperatuur kookt is welbekend, evenals de reden waarom dat zo is (zoals uitgelegd door Pollop). Als de druk zeer snel laag genoeg gemaakt wordt zal het water zelfs zonder uitwendige warmtebron gaan koken. De nodige warmte voor dat koken zal het aan zichzelf moeten onttrekken en het kan zelfs zover komen dat het water al kokend bevriest.Die proef heb ikzelf ooit gezien in de natuurkundeles. Ik heb altijd gedacht dat de bevriezings temperatuur gewoon dezelfde bleef dus =0°C, bij om het even welke druk.

Van vriespuntsverlaging bij lage druk had ik nog niet gehoord, maar ben steeds bereid om te leren. De uitleg die je geeft klinkt aannemelijk dus ben ik verder gaan zoeken. Op de site:



http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/...ges/FG10_28.JPG

heb ik het toestandsdiagam van water gevonden en enigszins tot mijn verbazing is het zo dat de bevriezingstemperatuur volgens dat diagram (heel lichtjes) stijgt met afnemende druk. Misschien kan je eens naar dat plaatje kijken en schrijven wat je er van denkt. Voor mij is het in elk geval een verrassing

[Anonymous]

mja

ik vind het vooral vreemd dat er geen vloeibaar water bestaat onder 6.0*10^-3 atm, maar wel gas een vastvormig...

Zou al dat verdampen, stollen.. niet kunnen verklaard worden met enthalpie, entropie... ?

en is er eig een manier om te vinden hoeveel de inwendige kinetische energie van de deeltjes is bij .... °C? of de snelheden?

[Stephaan]

Ik heb je oorspronkelijke vraag nog eens herlezen en stel vast dat de antwoorden die je tot nu toe gekregen hebt, niet echt over je vraag gaan.

Wat mezelf betreft kan ik op je precieze vraag niet antwoorden.

Waarschijnlijk kan een gespecialiseerde natuurkundige het wel. Geluk ermee. Ik blijf de antwoorden verder volgen.

[Kabouter]

Ik ben geen specialist maar dit is wat ik ervan begrepen heb:

Vloeibaar water heeft toch enigsins een struktuur doordat het in staat is H-bruggen met zichzelf te vormen. oa hierdoor heeft water zijn laagste dichtheid bij 4 graden.

Om te bevriezen moet deze flauwe struktuur eerst worden afgebroken wat energie en tijd kost.

Door water zeer snel af te koelen bij normale druk, kunnen temperaturen bereikt worden tot onder het vriespunt. Ijzel is hier een voorbeeld van.

Op het moment dat de onderkoelde waterdruppeltjes de grond raken wordt de struktuur verbroken en bevriest het water onmiddelijk.

[Pollop XXIII]

Wow dit is raar!

Ik ben in elk geval zeker geen expert, maar ik wist dat water sneller kookte bij lagere druk, en trok daaruit de (blijkbaar foute) conclusie dat water ook een lager vriespunt heeft bij lagere druk.

Deze grafiek is echt raar.

De uitleg van Kabouter klinkt wel aannemelijk en het beste wat ik dan kan verzinnen is dat dus wanneer je water geleidelijk koeler maakt, bij een lagere druk de waterstogbruggen makkelijker doorbroken worden (ze worden niet meer extra bij elkaar gehouden door een hogere druk) De waterstofbruggen vallen relatief sneller uit elkaar en het water neemt sneller vaste vorm aan. Daardoor staat op de grafiek een hogere waarde voor vriespunt bij lagere druk volgens mij.

Het is dus gewoon te wijten aan het feit dat de hogere druk de waterstofbruggen langer bij elkaar houdt, waardoor het langer duurt eer het water vaste vorm aanneemt. Ja, zoiets moet het zijn volgens mij

Dus, wil je het 'onderkoelen', zet er extra druk op...

[Roel80]

Ik ben in elk geval zeker geen expert, maar ik wist dat water sneller kookte bij lagere druk, en trok daaruit de (blijkbaar foute) conclusie dat water ook een lager vriespunt heeft bij lagere druk.

Deze grafiek is echt raar.

Water is nou eenmaal een raar stofje en vertoont vele afwijkingen tov van andere stoffen. Op de volgende site zijn ze samengevat:

http://www.lsbu.ac.uk/water/explan.html

op nummer 11 staat trouwens het verhaal van hogere druk -> lager vriespunt