De leerdoelen:
Je kunt de drie fasen benoemen.
Je kunt de drie fasen van water herkennen in de praktijk.
Je kunt beschrijven dat ijs en veel andere vaste stoffen een kenmerkende kristalstructuur hebben.
Je kunt verschillende soorten neerslag beschrijven.
De lesstof:
De 3 fasen van water in het dagelijks leven
In de natuur zie je water zich in verschillende toestanden: vast, vloeibaar en gasvormig.
Als een vaste stof komt water voor in de vorm van ijs.
Als een vloeistof wordt water in zijn vloeibare toestand aangetroffen.
Als een gas verschijnt water in de vorm van waterdamp.
Deze drie verschillende verschijningsvormen van water, evenals andere stoffen, worden fasen genoemd.
Waterdamp is niet direct zichtbaar voor het menselijk oog. Wanneer je uitademt, bevat de uitgeademde lucht waterdamp. Dit verschijnsel wordt vooral goed zichtbaar wanneer je tegen een koude ruit ademt. De waterdamp in je adem koelt af bij het contact met het koude glas De waterdamp zullen dan van toestand veranderen in kleine waterdruppeltjes die zich op het glas vormen, waardoor het beslaat. Dit effect is vergelijkbaar met het zichtbare nevelwolkje dat verschijnt bij koud weer.
Een tak die omringd is door ijzel
Bron: de dontenaar
Soorten neerslag
Neerslag omvat niet alleen regen, sneeuw en hagel, maar ook andere vormen zoals dauw, bestaande uit kleine waterdruppeltjes die 's ochtends grassprieten en bladeren bedekken, en rijp, gevormd door talloze kleine ijskristallen die boomtakken en grassprieten een prachtig wit uiterlijk geven. Zeer koude regen die bevriest bij contact met bevroren grond of takken resulteert in ijzel, een transparant/doorzichtig ijslaagje dat straten en wegen spiegelglad kan maken.
Mist
Mist zijn laaghangende wolken. Mist beperkt het zicht, daarom hebben bijvoorbeeld auto's ook mistlampen. Mist bestaat uit kleine zwevende druppeltjes vloeibaar water. Mist best dus niet uit onzichtbare waterdamp. Dit wordt nevel genoemd. Hoewel het begrip 'waterdamp' vaak wordt gebruikt om nevel aan te duiden, is dit eigenlijk niet juist, aangezien nevel bestaat uit vloeibaar water en niet uit gasvormig water.
Het begrip 'stoom' wordt dan juist weer onjuist gebruikt om een nevel van hete waterdruppeltjes te beschrijven. Stoom is hete waterdamp en valt onder de categorie van onzichtbaar gas.
Het zonlicht wordt gedeeltelijk geblokkeerd door de mist.
Bron: Pexels.com van Pixabay
Een kristalstructuur is terug te zien in dit sneeuwvlokje.
Bron: Pexels.com van Egor Kamelev
Kirstalstructuur
Sneeuw bestaat uit kleine kristallen en is dus een vaste stof. De kenmerkende zeshoekige structuur van kristallen, die vaak voorkomt in verschillende vormen van sneeuwvlokken, zorgt er voor dat sneeuw er anders uit ziet dan vaste stoffen. Hoewel kristallen variëren in grootte, van microscopisch klein tot enkele centimeters groot, zijn ze duidelijk zichtbaar voor het menselijk oog.
De leerdoelen:
Je kunt de onderdelen van een vloeistofthermometer benoemen.
Je kunt uitleggen hoe een vloeistofthermometer werkt.
Je kunt een schaalverdeling in graden Celsius maken met behulp van het smeltpunt van ijs en het kookpunt van water.
Je kunt verschillende soorten thermometers benoemen.
De lesstof:
De thermometer
De thermometer is een belangrijk instrument om temperaturen op een goede manier met elkaar te vergelijken. Wat jij als 'flink koud' ervaart, kan door een ander als 'lekker fris' worden beschouwd. Echter, met een goede thermometer kan zowel jij, als de ander, dezelfde temperatuurwaarde aflezen, bijvoorbeeld 19 °C.
De vloeistofthermometer
Een veelgebruikte versie van een thermometer is de vloeistofthermometer. Deze bestaat uit drie onderdelen namelijk uit een reservoir en een stijgbuis met een schaalverdeling. Het reservoir en een deel van de stijgbuis zijn gevuld met alcohol. Wanneer de temperatuur stijgt, zet de alcohol uit en stijgt deze in de buis. Bij een dalende temperatuur krimpt de alcohol, waardoor het vloeistofniveau daalt. Door de smalle buis is de beweging van de alcohol al merkbaar bij kleine temperatuurverschillen. Op school werken wij veel met vloeistofthermometers.
De vloeistofthermometer ijken
De temperatuur op een thermometer lees je af door het vloeistofniveau te vergelijken met de schaalverdeling langs de stijgbuis. Thermometers voor dagelijks gebruik hebben vaak de Celsius-schaal (°C). Een thermometer met de Celsius-schaal ijken we door middel van de volgende stappen:
1. Het nulpunt (0 °C) bij het niveau van de vloeistof bij de temperatuur van smeltend ijs.
2. Het honderdpunt (100 °C) bij het niveau van de vloeistof bij de temperatuur van kokend water.
3. Het verdelen van de afstand tussen deze twee punten in tien gelijke delen, met een verschil van 10 °C tussen de streepjes.
4. Het plaatsen van streepjes met dezelfde tussenruimte onder het nulpunt en boven het honderdpunt.
Een vloeistofthermometer die gebruikt wordt om de buitentemperatuur te meten.
Bron: Pexels.com van Anna Urlapova
Een digitale thermometer die gebruikt wordt om de temperatuur van de drankje te meten.
Bron: Pexels.com van Vlada Karpovich
Twee andere thermometers
Naast de vloeistofthermometer bestaan er andere typen thermometers, zoals de oventhermometer, met een wijzer langs een °C-schaal, en de digitale koortsthermometer, die elektronisch werkt en de temperatuur weergeeft op een klein scherm, wat een directe aflezing van de temperatuur mogelijk maakt net als een digitale klok.
De leerdoelen:
Je kunt de zes faseovergangen van stoffen beschrijven.
Je kunt beschrijven hoe de faseovergangen van water een belangrijke rol spelen bij allerlei weersverschijnselen.
De lesstof:
De fasedriekhoek.
Bron: 4nix
Faseovergangen
Wanneer ijs smelt, ondergaat water een faseverandering, waarbij de vaste fase overgaat in de vloeibare fase. Deze overgang staat bekend als smelten, een van de zes faseovergangen:
Smelten: Een vaste stof transformeert naar een vloeistof.
Verdampen: Een vloeistof verandert in een gas.
Condenseren: Een gas wordt vloeistof.
Stollen: Een vloeistof wordt een vaste stof.
Vervluchtigen: Een vaste stof wordt gas.
Rijpen: Een gas wordt een vaste stof.
Het weer uitgedrukt in faseovergangen
Faseovergangen van water spelen een cruciale rol bij diverse weerverschijnselen.
Smelten: Tijdens dooi verdwijnt snel het ijs op plassen en vijvers, en uit bomen vol ijzel vallen waterdruppels.
Verdampen: Na regen, bij zonnig weer, verdwijnen plassen door snelle verdamping van regenwater tot onzichtbare waterdamp.
Condenseren: 's Nachts condenseert waterdamp op koude voorwerpen. Het resultaat van het condenseren kun je terug zien als dauw op grassprieten en bladeren.
Bevriezen: Bij vorst vormt zich ijs op het water in plassen en vijvers, waarbij vloeibaar water vast wordt en het ijslaagje groeit.
Vervluchtigen: Bij koude en droge lucht wordt sneeuw dunner zonder te smelten, maar door overgang naar waterdamp.
Rijpen: Bij temperaturen onder 0 °C transformeert waterdamp 's nachts in kleine ijskristallen, dit zorgt voor rijp op boomtakken en grassprieten.
Condensvorming op een koud glas.
Bron: Pexels.com van Any Lane
Stollen of bevriezen? Wanneer gebruik je wel woord?
De overgang van vloeistof naar vaste stof wordt beschreven met twee termen: stollen en bevriezen. Water bevriest bij een temperatuur van 0 °C of lager, terwijl kaarsvet stolt. Welk woord wordt gebruikt, hangt af van de temperatuur: bevriezen bij een temperatuur van 0 °C of lager, en stollen bij een temperatuur boven de 0 °C.
De leerdoelen:
Je kunt beschrijven wat er gebeurt als water kookt.
Je kunt uitleggen wat het kookpunt en smeltpunt (vriespunt/stolpunt) van een stof zijn.
Je kunt uitleggen waarom het kookpunt en smeltpunt stofeigenschappen zijn.
De lesstof:
Het kookpunt
Wanneer water wordt verwarmd, ontstaan er eerst kleine luchtbelletjes op de bodem. In warm water kan minder lucht oplossen dan in koud water, dus de lucht wordt vrijgegeven.
Na verloop van tijd zie je grote waterdampbellen in het water verschijnen, wat aangeeft dat de temperatuur bijna 100 °C is. Ook deze bellen ontstaan onderin en verdwijnen voordat ze het wateroppervlak bereiken. Het geluid dat hierbij ontstaat, staat bekend als het 'zingen' van het water. Wanneer de temperatuur 100 °C bereikt, bereiken de dampbellen wel het wateroppervlak en barsten daar uit elkaar. Dit fenomeen staat bekend als koken: het water verdampt nu niet alleen aan het oppervlak, maar overal in de vloeistof.
Bij voortdurende verwarming blijft het water koken totdat het volledig is verdampt. De temperatuur van het water blijft gedurende dit proces constant op 100 °C. Deze constante temperatuur wordt het kookpunt van water genoemd.
Elke stof heeft zijn eigen kookpunt. Water kookt bij 100 °C maar, alcohol bij 78 °C. Het kookpunt is een belangrijke eigenschap van een stof. Mengsels scheiden zoals indampen en destilleren gebeurt op basis van het kookpunt van de stoffen in het mengsel.
Kokend water wordt gebruikt om thee te maken.
Bron: Pexels.com van Efecan Efe
Het koken van een zuivere stof geeft de volgende grafiek weer. Elke stof heeft zijn eigen kook- en smelpunt.
Bron: 4nix
Het smeltpunt
Wanneer de temperatuur 's winters onder de 0 °C komt, bevriest het water. Dit kun je zien bij de grachten, sloten of plassen. Als de temperatuur boven de 0 °C stijgt, dan smelt het ijs weer. De temperatuur van 0 °C wordt het smeltpunt van ijs of het vriespunt van water genoemd.
Wanneer we keukenzout of antivries toevoegen aan water verlaagt het vriespunt. Het water bevriest dan niet meer bij 0 °C, maar pas bij een lagere temperatuur.
In de Binas (tabel 15,16 en 17) vind je het smeltpunt van verschillende stoffen (het woord 'vriespunt' wordt alleen gebruikt bij water). Net als het kookpunt is het smeltpunt of stolpunt een kenmerkende eigenschap van een stof.