Vast, vloeibaar en gasvormig

Vast, vloeibaar en gasvormig…

Fasen…
Bij veel weerverschijnselen speelt water een rol…Zoals wolken, regen, mist, en sneeuw…

Water komt voor als:

* vaste stof: ijs;
* vloeistof: water;
* gas: waterdamp;

De drie toestanden waarin je water kunt tegenkomen noem je fasen…
Vaak wordt de naam ‘waterdamp’ gebruikt voor nevel die uit fijne druppeltjes water bestaat…Maar dat klopt niet… Waterdamp bestaat niet uit fijne waterdruppeltjes die je kunt zien; het is een onzichtbaar gas…

Kristallen

Sneeuw bestaat uit ijskristallen; het is een vaste stof… Die kristallen hebben allerlei mooie vormen… In al die verschillende vormen kun je dezelfde zeshoekjes structuur herkennen… Deze kristalstructuur is kenmerkend voor ijs… Elke vaste stof heeft een eigen kenmerkende kristalstructuur…

Fase-overgangen…

Als ijs smelt, zie je water van fase veranderen: van vast wordt het vloeibaar…
Daarom noem je smelten een fase-overgang…
Je moet de volgende fase-overgangen kennen:
* smelten: ijs wordt water…
* verdampen: water wordt waterdamp…
* bevriezen: water wordt ijs…

Bij andere stoffen noem je de overgang van vloeibaar naar vast niet bevriezen, maar stollen… Je zegt bijvoorbeeld van gesmolten kaarsvet dat het stolt…
De lucht die je uitademt, bevat vrij veel waterdamp… Dat merk je als je tegen een koude ruit ademt… De waterdamp in je adem koelt dan af tegen het koude glas en condenseert… op het glas verschijnen dan talloze kleine waterdruppeltjes.

Soorten neerslag…

Bij het woord neerslag denk je waarschijnlijk het eerst aan regen, sneeuw, en hagel… Maar er zijn meer soorten neerslag…:
* dauw bestaat uit kleine waterdruppeltjes… Deze druppeltjes ontstaan als waterdamp in de lucht condenseert op koude voorwerpen…
* rijp bestaat uit enorme aantallen kleine ijskristallen…
Rijp kan boomtakken en grassprieten prachtig wit maken…
* ijzel is zeer koude regen die bevriest als ze de bevroren grond raakt… Het ijslaagje dat zo ontstaat, is altijd doorzichtig… Het kan straten en wegen spiegelglad maken…

2 Thermometers…

De temperatuur bepalen…
Je gevoel voor warm en koud is niet erg betrouwbaar… Als het ‘s winters waait, lijkt het kouder dan in het echt… ‘s zomers voeld de lucht meteen koeler aan, als het een beetje begint waaien…

Als je de temperatuur van de lucht precies wilt bepalen, heb je een thermometer nodig… Weerkundigen gebruiken een thermometer die in een wit kastje hangt, 1,5 meter boven de grond… In het kastje zitten openingen waar de wind door heem kan waaien… op deze manier kan de temperatuur van de buitenlucht betrouwbaar gemeten worden…

De vloeistofthermometer…

Een bekend soort thermometer is de vloeistofthermometer… Zo’n thermometer bestaat uit een reservoir en een stijgbuis… Langs de stijgbuis is een schaalverdeling aangebracht… Het reservoir is gevuld met een vloeistof: kwik of alcohol…

Als de temperatuur stijgt, zet de vloeistof uit… De vloeistof stijgt dan in de buis omhoog… Als de temperatuur daalt, krimpt de vloeistof weer… Het vloeistofniveau daalt dan… omdat de buis erg nauw is, zie je de vloeistof al stijgen of dalen bij kleine temperatuurverschillen…

De Celsiusschaal…

Een thermometer is pas bruikbaar, als hij een schaalverdeling heeft… In het dagelijks leven worden thermometers gebruikt met een schaalverdeling in °c( graden Celsius…) Het is niet moeilijk om zelf zo’n schaalverdeling te maken…
1. Neem als nulpunt (o°C) het niveau van de vloeistof bij de temperatuur van smeltend ijs…
2. Neem als honderdpunt (1oo °C) het niveau van de vloeistof bij de temperatuur van kokend water…
3. Verdeel de afstand tussen deze twee punten met streepjes in 1o gelijke delen… Tussen de streepjes zit dan telkens een verschil van 1o °C …
4. Zet tenslotte ook streepjes met dezelfde tussenruimte onder het nulpunt en boven het honderdpunt…

Andere soorten thermometers…

Behalve vloeithermometers bestaan er nog andere soorten thermometers…
Door somige van die thermometers wordt de temperatuur in cijfers aangegeven.. Zulke thermometers noem je digitaal…

3 kookpunt en smeltpunt.

Verdampen

Als na een regenbui de zon schijnt zijn de straten al gauw weer droog…
Het regenwater verdampt dan snel… Water verdampt bij elke temperatuur tussen o°c en1oo°c… Bij het wateroppervlakte verdwijnt dan voortdurend in de vorm van waterdamp… Hoe hoger de temperatuur, des te sneller het water verdampt…

Het kookpunt

Als je water aan de kook brengt, ontstaat er op een gegeven moment bellen met waterdamp in het water… De temperatuur is dan bijna 1oo°c… Deze bellen ontstaan bij de bodem en verdwijnen weer, voor ze het wateroppervlak bereiken…
Als de temperatuur 1oo°c geworden is, bereiken de dampbellen wel het wateroppervlak… Ze barsten daar uit elkaar… Dat is koken: het water verdampt nu niet alleen aan het wateroppervlak, maar overal in de vloeistof…

Als je doorgaat met verwarmen, blijft het water koken tot het helemaal verdampt is… De temperatuur van het water blijft daarbij steeds 1oo°c… Deze temperatuur noem je het kookpunt van water…
Elke stof heeft een eigen kookpunt: ether kookt bijvoorbeeld bij 35 °c, alcohol bij 78°c en terpentijn bij 180°c… Het kookpunt is een belangrijke stofeigenschap…

Het smeltpunt

Als de temperatuur ‘s winters beneden de 0°c komt, gaat het water in sloten en plassen bevriezen… Als de temperatuur boven de 0°c komt, smelt het ijs… Die temperatuur van 0°c noem je het smeltpunt van ijs of het vriespunt van water…
Als je keukenzout of antivries aan het water toevoegt, wordt het vriespunt lager… Het water bevriest dan niet meer bij 0°c, maar pas bij een lagere temperatuur…

4 lucht
Een mengsel van gassen.

Lucht is doorzichtig en heeft geen geur of smaak… Daardoor sta je er vaak niet bij stil dat overal om je heen lucht is… Maar als het stormt, merk je heel goed dat lucht niet niets is… Lucht is een mengsel van veel verschillende gassen… De belangrijkste bestanddelen zijn stikstof, zuurstof en koolstofdioxide… ook bevat lucht altijd waterdamp…

Stikstof

Lucht bestaat voor 78% uit stikstof… Je ademt dit gas gewoon in en uit, maar je lichaam doet er verder niets mee… In zuivere stikstof zou je niet kunnen leven… Vandaar de naam stifstof…

Zuurstof

Lucht bestaat voor 21% uit zuurstof… Mensen en dieren hebben zuurstof nodig om te kunnen leven… Door te ademen voorzie je je lichaam van zuurstof… Zuurstof is nodig voor verbranding… Je kunt een brandje doven door te voorkomen, dat er zuurstof bijkomt…

Koolstofdioxide

Dit gas wordt ook wel koolzuurgas of CO2 genoemd… Lucht bestaat voor maar 0,035% uit koolstofdioxide… Het is wel een belangrijk gas… Planten hebben het bijvoorbeeld nodig om te kunnen groeien… Koolstofdioxide is een afvalproduct van je lichaam: je ademt veel meer koolstofdioxide uit dan je inademt.

Vacuüm

Als je zegt dat iets leeg is bedoel je dat meestal niet letterlijk… Een leeg glas bijvoorbeeld is eigenlijk een glad vol lucht… Met een luchtpomp kun je een ruimte ‘echt leeg’ maken door de lucht eruit te pompen… Zo’n luchtledige ruimte moem je een vacuüm… ‘Echt leeg’ is eigenlijk te veel gezegd… Zelfs de beste luchtpompen kunnen niet alle lucht uit een ruimte pompen… Een volmaakt vacuüm kun je er niet mee maken…

De atmosfeer

Rond de aarde bevindt zich een laag lucht: de dampkring of de atmosfeer… Daarbuiten is er alleen lege ruimte: een beter vacuüm dan je op aarde ooit maken kunt… Hoe hoger je komt, des te ijler is de lucht… Boven een bepaalde hoogte krijg je gebrek aan zuurstof… Daarvoor hoef je niet eens zoveel kilometers omhoog te gaan… op de hoogste bergen (ongeveel 8 kilometer bover het zeeniveau) is er al zo weinig lucht dat bergbeklimmers flessen met zuurstof moeten gebruiken…
De luchtlaag waarin mensen kunnen leven, is vergeleken met de aarde zelf niet erg dik… Als de aarde de grootte van een voetbal zou hebben, zou deze luchtlaag minder dan een millimeter dik zijn…

5 luchtdruk
Luchtdruk

Al de lucht boven je hoofd heeft bij elkaar een behoorlijk gewicht… Daardoor oefent de lucht een druk uit op alles wat zich op aarde bevindt… Deze druk noem je de luchtdruk…

Meestal merk je niets van de luchtdruk… Daarom zijn er allerlei proeven bedacht die je laten zien hoe groot de luchtdruk is… Een goed voorbeeld is de proef met de maagdenburgse halve bollen… Bij deze proef worden twee halve bollen tegen elkaar gehouden… Vervolgens wordt de lucht eruit gepompt… Je kunt de halve bollen daarna niet meer van elkaar halen… De luchtdruk is daarvoor te sterk…

Luchtdruk en tegendruk

Voordat de lucht weggepompt is, kun je de halve bollen zomaar van elkaar af halen… Dat komt doordat er dan nog lucht in de halve bollen zit… Die lucht zorgt voor een tegendruk die even groot is als de luchtdruk…

Als de lucht uit de halve bollen weggepompt is, verdwijnt de tegendruk… Alleen de luchtdruk van buitenaf blijft over… Die duwt de twee halve bollen stevig tegen elkaar… Je merkt dus pas wat van de luchtdruk als je luchtdruk en de tegendruk niet even groot zijn… In je lichaam zijn verschillende holle ruimtes… Denk maar aan je longen… Toch wordt je borstkast niet door de luchtdruk in elkaar gedrukt… Dat komt doordat je longen gevuld zijn met lucht… Die lucht zorgt voor een tegendruk die even groot is als de luchtdruk van buitenaf…

Barometers

Met een barometer kun je meten Hoe groot de luchtdruk is… Je merkt dan dat de luchtdruk op en neer gaat: soms is hij wat groter en soms kleiner…

Een veelgebruikt soort barometer is de metaalbarometer… In zo’n barometer zit een metalen doosje waar de lucht grotendeels uitgepompt is… De boven-en de onderkant van dit doosje zijn gegolft en erg dun… Daardoor kunnen ze gemakkelijk op en neer bewegen… Een sterke veer voorkomt dat de luchtdruk het doosje in elkaar drukt…

Als de luchtdruk groter wordt, wordt het doosje in elkaar geduwd… Als de luchtdruk daalt, veert het doosje weer terug… De bewegingen van het doosje worden overgebracht op een wijze deze geeft de grootte van de luchtdruk aan op een wijsplaat.