Bij het verwarmen en weer afkoelen van water komen enkele interessante verschijnselen aan het licht. In deze bijles worden stap voor stap de fases in het verwarmingsproces beschreven. Met behulp van korte filmfragmenten kan het hele proces geanalyseerd worden. Je opent een filmpje door aanklikken in het document. De nadruk in deze bijles ligt op het kwalitatieve proces.
Beschrijving van de proef
In een erlenmeyer zit een laag water. De erlenmeyer is door middel van een slang verbonden met een bekerglas, het bekerglas is gevuld met water. Met behulp van een brander wordt de erlenmeyer verwarmd. Na enige tijd begint het water in de erlenmeyer te koken. Na enkele minuten doorkoken wordt de brander uitgezet. Het water in de erlenmeyer koelt af.
Begin: de eerste bellen
Voor de duidelijkheid is aan het water een blauwe kleurstof toegevoegd, hierdoor is het proces beter te volgen. Al vrij snel nadat de brander is aangezet, verschijnen er in het bekerglas grote bellen. Verklaar het optreden van deze bellen, leg uit waarom ze omhoog gaan.
De eerste bellen
Bekijk de film De eerste bellen
Verklaring
In de erlenmeyer zat aan het begin van de proef lucht. Doordat van onderaf verwarmd wordt, ontstaat er waterdamp. Door deze waterdamp verandert de druk in de erlenmeyer en moet er gas ontsnappen via de slang. In eerste instantie is dit voornamelijk lucht. Je zou kunnen zeggen dat de lucht, die eerst in de erlenmeyer zat, wordt weggeduwd door de waterdamp. De luchtbellen bereiken het bekerglas en stijgen op in het water.
Lekker doorkoken
Na enige tijd verschijnen er in het bekerglas kleinere bellen. Verklaar het optreden van deze bellen. Leg uit waarom ze omhoog gaan.
Lekker doorkoken
Bekijk de film Lekker doorkoken
Verklaring
Het gas in de erlenmeyer is aanvankelijk lucht; hieraan wordt waterdamp toegevoegd (en de lucht verlaat de erlenmeyer via de slang). In de erlenmeyer neemt de hoeveelheid lucht af en de hoeveelheid waterdamp neemt voortdurend toe. Op een bepaald moment zit er (vrijwel) alleen nog waterdamp in de erlenmeyer. Doordat er steeds meer water verdampt, neemt de druk toe. Er ontsnapt waterdamp uit de erlenmeyer. Deze waterdamp bereikt het bekerglas. Hier koelt het onmiddelijk af. De kleine belletjes op de film zijn dus zojuist gecondenseerde waterdruppels.
Na uitzetten van de brander
Na het uitzetten van de brander loopt het water weer vanuit het bekerglas de slang in. Heel langzaam klimt het vloeistofpeil in de slang. Het lijkt of het bekerglas langzaam wordt leeggezogen door de erlenmeyer. Geef hievoor een verklaring.
Na uitzetten van de brander
Bekijk de film Na uitzetten van de brander
Verklaring
Op het moment dat de brander wordt uitgezet, bevindt zich in de erlenmeyer alleen maar water. Het is een laagje vloeibaar water op de bodem. De rest van de erlenmeyer is gevuld met waterdamp. Nu de brander is uitgezet, koelt de erlenmeyer af. Er wordt warmte afgestaan aan de omgeving. Door deze temperatuurafname condenseert de waterdamp in de erlenmeyer tot vloeibaar water. Omdat vloeibaar water veel minder ruimte inneemt dan waterdamp, ontstaat er een onderdruk in de erlenmeyer. Hierdoor zuigt de erlenmeyer langzaam het water uit het bekerglas.
Finale
Na enige tijd afkoelen bereikt het water in de slang de erlenmeyer. Zodra dit gebeurt wordt de erlenmeyer met grote snelheid gevuld met water. Waarom gaat het nu veel sneller dan in het begin?
Finale
Bekijk de film Finale
Verklaring
Door afkoelen condenseerde het water en ontstond de onderdruk. In eerste instantie staat de erlenmeyer de warmte af aan de omgeving, dit is een proces dat traag verloopt. Op het moment dat er water in de erlenmeyer komt, kan dit water veel sneller de warmte opnemen. Hierdoor condenseert de waterdamp en wordt er weer nieuw, vloeibaar water uit het bekerglas aangezogen. Dit vloeibare water neemt zeer snel de warmte van de erlenmeyer op en zo ontstaat een kettingreactie.
Van kwalitatief naar kwantitatief
In deze bijles kijken we vooral naar het verschijnsel op zich. Wil je er ook nog wat aan rekenen, klik dan op de opgave 'verdampingswarmte' in de kantlijn.
