Dag Steve,

Vestandige leraar, en jij verstandig om die raad ter harte te nemen.

Ik weet niet of het werkelijke antwoord de zaak veel duidelijker voor je zal maken, maar we proberen het maar.

Water verdampt omdat watermoleculen tegen elkaar botsen. Soms is een botsing daarbij zó heftig dat die botskracht groter is dan de krachten waarmee de watermoleculen elkaar aantrekken. Zo wordt het watermolecuul met forse snelheid uit het wateroppervlak  losgeknikkerd, en gaat in de gasfase.

Daarin botst hij gedurig tegen andere moleculen in die gasfase, in dit geval dus luchtmoleculen.

Is de luchttemperatuur hoog, dan hebben die luchtmoleculen gemiddeld een hoge snelheid. Daardoor is de kans groot dat ons water(damp)molecuul bij een botsing een hoge snelheid behoudt. Komt dat watermolecuul dus per ongeluk terug in de buurt van een wateroppervlak, dan is de kans groot dat het molecuul zelf terugstuitert, of dat hij bij die botsing weliswaar zélf terug in de vloeistoffase gaat, maar daarbij een ander watermolecuul de gasfase inknikkert. Het watergehalte van de lucht blijft dus op peil of wordt hoger.  

Is de luchttemperatuur laag, dan hebben die luchtmoleculen gemiddeld een lagere snelheid. Daardoor is de kans groot dat ons water(damp)molecuul bij botsingen ook een wat lagere snelheid krijgt. Komt dat watermolecuul dus per ongeluk terug in de buurt van een wateroppervlak, dan is de kans groot dat de botskracht niet sterk genoeg is om zélf terug de gasfase in te stuiteren, of bij die botsing een ander watermolecuul de gasfase in te knikkeren. Zo verdwijnen er watermoleculen uit de gasfase, het watergehalte van de lucht zal dalen.

Voor elk afzonderlijk watermolecuul is dat allemaal een kwestie van kansen. Neem een baziljoen watermoleculen, en je krijgt een nette relatie tussen gastemperatuur en mogelijk vochtgehalte.

Werd het zo duidelijker, of (hopelijk niet) alleen maar ONduidelijker?

Groet, Jan

Beste Jan,

U uitleg maakt het zeker duidelijker. Ik zat zelf ook al even de stoeien met de invloed van fasetransities en had voor mijzelf de volgende beredenering opgesteld:

Dit kan worden verklaard door het feit dat warme lucht ten opzichte van koude lucht een lagere luchtdichtheid heeft. In een volume warme lucht is er dus meer ruimte tussen de moleculen dan bij een volume koude lucht. Het toevoegen van moleculen aan een volume lucht gaat ten koste van de bewegingsvrijheid van ieder molecuul. Zou men eindeloos moleculen toevoegen aan een volume lucht dan zal de bewegingsvrijheid van de moleculen zo klein worden dat deze moleculen uiteindelijk een fasetransitie zullen ondergaan van gasvormig naar een vloeibaar of vast vorm. Aan een volume warme lucht kunnen dus veel meer moleculen worden toegevoegd dan aan een volume koude lucht, voordat deze een fasetransitie van de moleculen op gang brengt.......Klopt dit?? (suggesties altijd welkom) En welke molecuulsoort in lucht zal het eerst condenseren?? (neem aan dat dit wordt bepaald door het kookpunt van de stoffen).

Uw uitleg van het wegknikkeren van moleculen maakt het zeker duidelijker, want begin nu ook te begrijpen waarom de verzadigingsdampspanning van ijs hoger ligt dan van water. Overigens de krachten tussen de moleculen dat waren toch Vanderwaalskrachten?? (Vwo is alweer een tijdje geleden). Zeker niet onverstandig om dit ook even mee te nemen in het verslag, per slot van rekening meteo is een grote fasetransitie , althans daar begint het wel aardig op te lijken. 

In ieder geval hartstikke bedankt voor de snelle reactie....dit is echt een top manier  om antwoord te krijgen op vragen!

Groeten,
Steve

Dag Steve,

Pas op:

Dit kan worden verklaard door het feit dat warme lucht ten opzichte van koude lucht een lagere luchtdichtheid heeft. In een volume warme lucht is er dus meer ruimte tussen de moleculen dan bij een volume koude lucht. Het toevoegen van moleculen aan een volume lucht gaat ten koste van de bewegingsvrijheid van ieder molecuul.

Dit is een serieuze denkfout: al eens van de algemene gaswet pV=nRT gehoord? Denk met dat in het achterhoofd eens na over die "ruimte tussen de moleculen"? Bedenk dat watermoleculen in de gasfase gewoon een deel worden van de "n" in die formule.

Op je vervolgvragen hierboven die op dit verkeerde denkstramien doorgaan kunnen we beter even niet ingaan, dat wordt slechts onnodig verwarrend. Eerst maar eens die gaswet die je gedachtengang overhoop gooit.

Groet, Jan

Dag Jan,

Ik ben bekend met de gaswet en volgens mij bedoel je met 'denkfout' dat ik het volume niet als gelijkblijvend beschouw...toch.. Met andere woorden de temperatuur zegt enkel iets over de bewegingsenergie die de moleculen hebben. Een afgesloten hoeveelheid lucht blijft behoudt dus zijn luchtdichtheid als je deze opwarmt (n*r=c), maar de bewegingsenergie van de moleculen neemt toe, waardoor er bij botsingen met watermoleculen (vloeibaar) meer watermoleculen de gasfase in kunnen worden geschoten......er zullen dus meer moleculen zich in gasfase bevinden....maar.....dan heb je de wet van Avogadro... De moleculen in lucht (hoofdzakelijk stikstof en zuurstof) zullen plaats maken voor de watermoleculen. Zit ik nog op het rechte pad??? Nu reist bij mij de vraag wat gebeurd er met die moleculen zuurstof en stikstof....?

Als ik er helemaal naast zit dan hoor ik het graag!

Ik ben benieuwd naar je comment!

Groeten,
Steve

Bij verder gelijkblijvende druk en temperatuur zullen er inderdaad luchtmoleculen verdrongen worden door watermoleculen.

Nu komt echter het kansenverhaal weer om de hoek kijken: hoe meer watermoleculen er komen, hoe groter de kans dat er regelmatig eentje terugschiet richting wateroppervlak. Er ontstaat dus een evenwicht. Bij hogere gastemperaturen (lees hogere gemiddelde molecuulsnelheden) in de gasfase ligt dat evenwicht meer naar de gasfase van water. Warme lucht kan dus meer watermoleculen bevatten dan koudere lucht.

Al met al, dat evenwicht ligt rond normale temperaturen rond de 20 g vocht per kg lucht. Dán al is de kans op heropname in het wateroppervlak even groot als de kans op verlaten van dat wateroppervlak. Het vochtgehalte is dus maximaal. De lucht is verzadigd met waterdamp.

Wat we nu verklaard hebben is de verzadigingsdampdruk van water. Daarvan kun je bij alle temperaturen gegevens in tabellenboeken (o.a. BINAS) vinden.

Dag Jan,


Wederom bedankt voor je reactie helaas ben ik zelf inmiddels dazed en confused....

En daarom terug naar het begin... waarom kan warme lucht meer waterdamp vasthouden dan koude lucht? Antwoord: de moleculen in warme lucht hebben meer bewegingsenergie, waardoor deze gemakkelijker watermoleculen (die zich in de vloeibare fase bevinden) kunnen losschieten (vanderwaalskrachten overwinnen), waardoor deze moleculen dus toe worden gevoegd aan de gasfase. Het aantal moleculen gaat dus omhoog, tot het moment dat er zich een evenwicht instelt. Kijk ik naar de gaswet dan zal de 'n' dus veranderen (wordt groter). Ik beschouw het volume constant en dat betekent dat de breuk p/T groter moet worden. Hier begin ik te twijfelen, want wat gebeurt er nu precies met de temperatuur en druk van het volume gas. Ik weet uit de praktijk dat verdampen energie kost, de vloeistof wordt dus kouder (aceton op je hand en blazen, voel je het ook kouder worden). Behoud van energie zegt dat die energie van het molecuul uit de vloeistoffase mee wordt genomen naar de gasfase. De totale energie van de gasfase gaat dus omhoog......de totale bewegingsenergie dus ook en de temperatuur van het gas dus ook?? Klopt dit?? Want ik heb ook beredeneerd dat de bewegingsenergie van het molecuul (#1) dat botst met het watermolecuul (vloeibaar) een gedeelte van zijn energie zal moeten afgeven, om het watermolecuul die zich in de vloeibare fase bevindt (#2) de gasfase in te krijgen. De bewegingsenergie van molecuul #1 wordt dus kleiner ten opzichte van zijn oorspronkelijke situatie....dus de temperatuur daalt. Met andere woorden zegt de temperatuur iets over de totale bewegingsenergie van alle moleculen of enkel per molecuul??

U hebt het in uw verhaal ook steeds over het watermolecuul (welke al aanwezig is in de lucht) die met het watermolecuul in de vloeibare fase botst. Ik neem aan dat ook de zuurstof moleculen en stikstof moleculen, het watermolecuul uit zijn vloeibare fase kunnen ketsen. Klopt dit??

En dan het vervangen van de zuurstof en stikstof moleculen door watermoleculen....als het hele proces met gelijkblijvende druk en temperatuur zal worden uitgevoerd (Avogadro), zullen de zuurstof en stikstof moleculen zich dan in een vloeibare fase gaan begeven???.....hoe moet ik dit zien..

Er zit dus een tegenstrijdigheid in mijn denken...

Ik hoop dat u mij kunt helpen en kijk uit naar uw tegenbericht!

Groet!

Steve

Je zoekt het te ver en te diep. Ga in dit geval niet nadenken over die verdampings- of condensatiewarmte. Dat speelt wel een rol, maar alleen omdat het een invloed heeft op de temperatuur, daarmee op de snelheid van de moleculen, en daarmee op de kans voor moleculen om (per saldo) naar de gasfase of naar de vloeistoffase te verhuizen.


Met andere woorden zegt de temperatuur iets over de totale bewegingsenergie van alle moleculen of enkel per molecuul??

Per definitie de gemiddelde bewegingsenergie van een hoeveelheid gasmoleculen. Je kunt niet de temperatuur van een molecuul bepalen.

Ik beschouw het volume constant en dat betekent dat de breuk p/T groter moet worden. Hier begin ik te twijfelen, want wat gebeurt er nu precies met de temperatuur en druk van het volume gas.

Als je het volume constant laat zal inderdaad de druk toenemen. Maar in de (buitenlucht) zal eerder de druk min of meer constant blijven en het volume toenemen. Anderzijds, de evenwichtsconcentratie van water in lucht rond normale temperaturen is zodanig laag dat we over toenames van rond de 2 % praten, van volledig droge lucht naar volledig verzadigde lucht.

U hebt het in uw verhaal ook steeds over het watermolecuul (welke al aanwezig is in de lucht) die met het watermolecuul in de vloeibare fase botst. Ik neem aan dat ook de zuurstof moleculen en stikstof moleculen, het watermolecuul uit zijn vloeibare fase kunnen ketsen. Klopt dit??

Ja. Sterker: zelfs fotonen hebben al zo'n verdampende invloed. Neem twee bakken water van gelijke temperatuur, eentje in de schaduw, eentje in de zon. Hou de overige omstandgheden gelijk (ventilatie, temperatuur) en uit de belichte bak verdampt meer water.

En dan het vervangen van de zuurstof en stikstof moleculen door watermoleculen....als het hele proces met gelijkblijvende druk en temperatuur zal worden uitgevoerd (Avogadro), zullen de zuurstof en stikstof moleculen zich dan in een vloeibare fase gaan begeven???.....hoe moet ik dit zien..

Zuurstof en stikstof ondervinden niet van die grote intermoleculaire krachten in de vloeistoffase als water. Voor deze, om in de vloeistoffase te komen (en per saldo te blijven) zal de snelheid van de gasmoleculen véél sterker moeten worden verlaagd dan voor watermoleculen. Lees: de temperatuur moet veel verder worden verlaagd. Daarom ook ligt het kookpunt van zuurstof en stikstof veel lager dan voor water.

Ik ken alle formules niet. Ik zorg dat er hete lucht in een plasticfles zit, dop er op. Het geheel, ook de (aanvankelijk hete) lucht (binnen in de fles) koelt af. Die lucht neemt minder ruimte in beslag (de fles verfrommeld. Er is dùs (juist) méér plaats voor vocht in gasvorm als je de fles weghaalt en (op dezelfde manier) hete lucht in je huiskamer laat afkoelen. De kans op condensatie neemt dan dus af. Òf....niet? 

>Die lucht neemt minder ruimte in beslag (de fles verfrommeld. Er is dùs (juist) méér plaats voor vocht

Nauwelijks. De temperatuur bepaalt hoeveel vocht opgelost kan zijn in lucht. Als de lucht afkoelt, kan het minder water bevatten (zo ontstaan ook wolken als het boven te koud wordt en waterdamp condenseert). 
De luchtdruk buiten de fles zal de fles indrukken: bij afnemende temperatuur neemt ook de druk in de fles af en kan dus niet de luchtdruk weerstaan. De indrukking zorgt voor een kleiner volume en daardoor weer oplopende druk - tot die gelijk wordt aan de luchtdruk buiten de fles.
In de fles zal een verzadigde damp bij afkoeling deels condenseren zodat de damp verzadigd blijft bij de nieuwe lagere temperatuur.
Het inkrimpen van de fles geeft buiten iets meer ruimte (vergeleken met de al aanwezige ruimte relatief/procentueel bijna niks, bijv.  1/2 liter extra op een kamervolume van 5x5x3=75 m³ = 75000 liter, dus 1/2 liter is 0,5/75000 = 0,0000067 = 0,00067 % )
Volume neemt pietsie toe, temperatuur neemt pietsie toe als de kamer een afgesloten hoeveelheid gas zou bevatten. Allemaal niet erg merkbaar en in no-time rechtgetrokken met de grotere buitenwereld...

Dag Frits,

Ik heb geen idee wat je hierboven probeert te zeggen. In afkoelende lucht neemt de kans op condensatie toe. Koel af tot het zg dauwpunt en die kans is 1 .



Hierboven een grafiek met de zg dauwpuntslijn, die voor elke temperatuur het maximale gehalte aan waterdamp aangeeft. 
Stel we hebben een hoeveelheid lucht met een temperatuur van 30^oC en een vochtgehalte van 10 g/m³.  Koel die lucht af tot ongeveer 11^oC en de relatieve vochtigheid wordt 100%. Koel ietsje verder af en er ontstaat nevel (condens).

Of pomp waterdamp in die lucht tot een gehalte van ongeveer 30 g/m³ en de relatieve vochtigheid wordt 100%. Pomp er nog een beetje bij en het enige bijkomende gevolg is vorming van nevel (condens) . 

Hoe zich dat verhoudt tot jouw fles zie je nu misschien? 

Groet, Jan

Wow! Echte reacties op mijn bericht/vraag! Ik ga v.a. nú naar beste kunnen mijn bericht communiceren. Maar er ìs verwarring bij mij doordat verschillende informatie tot mij komt. Zo meldt Theo dat: ''De temperatuur bepaalt hoeveel vocht opgelost kan zijn in lucht''. Maar vermeldt Wiki dat tevens luchtdruk een rol speelt:
Uit Wiki:De luchtvochtigheid wordt meestal uitgedrukt in de relatieve luchtvochtigheid. Dit is het percentage van de maximale hoeveelheid waterdamp die de lucht bij de gegeven temperatuur en luchtdruk bevat.(Het door Wiki getoonde ''Mollierdiagram'' kan ik (nog) niet mee uit de voeten)       
Als het over ''dauwpunt'' gaat is het wat ongemakkelijk als soms de eenheid ''graden Celsius'' en soms ''g/M³'' worden gebruikt.
Ik probeer niet alle theorie onderuit te schoffelen (zie onder mijn vorige bericht:''of...niet?'') maar ben nieuwsgierig naar het ''waarom?'' (Als een leerling examen moet doen is het natuurlijk handiger om zonder omhaal te accepteren: ''warme lucht kan méér H2O bevatten dan koude.''). 
De door U getoonde grafiek (bedankt) stelt vast dàt het zó is, maar verklaart niet waarom. Ik probeer het volgende:1) Kan het zo zijn dat de gehanteerde regels automatisch over het weer/de wolken enz. gaan? Gelden er dan andere regels als het handelt om een luchtdichte ruimte, bijv. een stoommachine? 
2) Het gaat, om te beginnen, om iets héél basaals: ik neem een luchtdicht vat en ik stop daar iets in dat krimpt door koude; kwik lijkt mij op dit moment het duidelijkste voorbeeld; en tevens stop ik waterdamp in datzelfde vat. Als ik het vat èn de kwik afkoel zal iedereen er toch vanuit gaan dat doordat het kwik krimpt er méér ruimte is voor de waterdamp. Stop ik lucht en waterdamp in hetzelfde vat en ik koel het af dan...zou er juist minder ruimte voor waterdamp zijn?
3) In de ketel van een stoommachine zit water en lucht. Bij verhitten zou, volgens de regels, die lucht meer en meer waterdamp kunnen bevatten. In plaats daarvan zie ik juist dat stoom met kracht de ketel verlaat. 
4) Als er een luchtdrukdaling wordt voorspeld/waargenomen gaat dit samen met regen, dus druk (b)lijkt een rol te spelen (naast temperatuur) bij condensatie (Theo?).

>Zo meldt Theo dat: ''De temperatuur bepaalt hoeveel vocht opgelost kan zijn in lucht''. Maar vermeldt Wiki dat tevens luchtdruk een rol speelt

Klopt - maar ik ging uit van "normale" omstandigheden op aarde. Daarbij heeft het weer wel met wisselende vochtigheidsgehalten te maken, maar blijft de druk nagenoeg constant (al lijkt de barometer van "laag" naar "hoog" een groot verschil aan te geven: het mag voor de luchtvochtigheid geen naam hebben en als constant worden gezien).

>Als het over ''dauwpunt'' gaat is het wat ongemakkelijk als soms de eenheid ''graden Celsius'' en soms ''g/M³'' worden gebruikt.

Klinkt gek, maar ze zijn 1-op-1 aan elkaar gekoppeld, dus bij een temperatuur hoort een maximale hoeveelheid waterdamp die erin kan oplossen. Noem de een, dan is de ander bekend. En vice versa. Het verschil is zoiets als "de auto kan nog 100 km rijden" en "er zit nog 6 liter benzine in de tank". Na 100 km zit er geen benzine meer in de tank. Dus "we hebben nog 6 liter" of "we kunnen nog 100 km rijden" zijn 2 kanten van dezelfde waarheid.

>Kan het zo zijn dat de gehanteerde regels automatisch over het weer/de wolken enz. gaan?

Nee, het is andersom. Door deze regels is verklaarbaar waarom soms wel en soms geen wolken te zien zijn bij gelijke hoeveelheid waterdamp in de lucht (opgelost of tot wolk gecondenseerd)
en soms niet alleen temperatuur aan (bij 

 Dat is niet zo.

Dauwpunt is per definitie de temperatuur waarbij waterdamp nevel zal vormen. Bij welke temperatuur dat is hangt af van hoeveel waterdampmoleculen zich in een kubieke meter ruimte bevinden. 
Bij 10 g/m³  is dat bij ca 11^oC, bij 35 g/m³ is dat bij ca 32 ^oC. Of er in diezelfde ruimte nog andere gasmoleculen aanwezig zijn, en hoeveel of welke, speelt daarbij geen significante rol. In die zin mag het wat populaire woordgebruik van Theo, als in "waterdamp opgelost in lucht" zeker niet letterlijk worden opgevat. Oplossen in de scheikundige zin veronderstelt intermoleculaire krachten tusen opgeloste stof en oplosmiddel, en die zijn er bij gassen niet, althans niet in significante mate. 

Die intermoleculaire krachten gaan wèl een rol spelen bij condensatie: zodra de temperaturen lager worden, en de kinetische energie van de watermoleculen minder, wordt de kans groter dat ze bij eeen onderlinge botsing bij elkaar blijven en dus druppeltjes (nevel) gaan vormen. Het principe van dat kansenspel legde ik ook hierboven in een reactie op een vraag van Steve al uit:
Jan op 01 november 2008 om 14:17

 

Groet, Jan

Hallo, in bericht 1-11-2008 wordt gesteld: even terug naar de basis. Dat kan tevens hiervoor gelden:  gewone lucht zit in de cilinder. De kraan is dicht. In het blauwe reservoir zit uitsluitend water. Door de vlam wordt de lucht verhit en zet uit. Daardoor wil de zuiger omhoog, maar de zuiger is geblokkeerd. Eerste proef: bij 10° wordt de kraan geopend en we kijken of het water vanzelf òf door druk op zuiger in de cilinder stroomt (evt. druk is af te lezen op de drukkrachtmeter). Daarna: cilinder weer ontdoen van water, kraan weer dicht, nieuw water in reservoir.

2e proef is bij 20º: alle handelingen hetzelfde herhalen.

Zo doen wij dat tot de proef uiteindelijk wordt herhaald bij 100º.



De vraag is nu: zal het water bij toenemende verhitting van de lucht steeds makkelijker in de cilinder gespoten worden, dus met een lager wordende aflezing op de drukkrachtmeter? Immers ´warme lucht kan meer vocht bevatten dan koude´....Groet, Frits.

Dag Frits,

we hadden al eerder vastgesteld dat die vochtdiscussies met u weinig opleverden. 
We gaan dan ook niet hier verder.

Groet, Jan