Wikijunior:Natuurkunde/Stoffen vervormen

Gezocht: Wikibookianen die een beroep hebben waar natuurkunde bij gebruikt wordt en die in het hoofdstuk "Einde" heel kort iets willen vertellen over hun beroep.

Kou

IJs, water en waterdamp

De meeste stoffen kunnen in drie vormen voorkomen. Vast, vloeibaar en gasvormig. Water is daar een mooi voorbeeld van. Het meeste water dat we kennen is vloeibaar, maar als het afkoelt 's winters of in de koelkast, bevriest het tot ijs als de temperatuur onder 0 graden Celsius komt. Dan is het een vaste stof. Verwarm je water tot het gaat koken, dan verdampt het uiteindelijk en wordt het gasvormig.

Iets koud maken

Stikstof

Er zijn ook stoffen die al een gas zijn bij kamertemperatuur. Als je ze vloeibaar wil maken, moet je ze flink afkoelen, bijvoorbeeld stikstof. Stikstof zit in lucht. Lucht bestaat voor ongeveer 80% uit stikstof. Die krijg je vloeibaar door het af te koelen en onder hoge druk samen te persen. Laat je vloeibare stikstof weer verdampen, dan wordt het heel snel heel koud. Dat verdampen gaat vanzelf bij kamertemperatuur en normale druk.

Proef: Smelten, rijpen en condenseren
Benodigdheden: ijsklontje, waterdamp (bijvoorbeeld kokend water in een waterkoker), adem, de winter Als je ijs smelt, krijg je water. Leg een ijsklontje op je hand. Het ijs 'haalt' de warmte uit je hand. Je hand wordt dan koud en het ijsklontje smelt. Op bijvoorbeeld een velletje papier, smelt het ijs veel langzamer. Dit komt doordat het ijs om te smelten warmte nodig heeft; die warmte wordt onttrokken aan zijn omgeving. De lichaamstemperatuur ligt nu eenmaal hoger (en blijft op peil) dan op het stukje papier. De volgende twee stukken van deze proef kun je het beste in de winter doen. We hebben gezien dat als je water afkoelt, het uiteindelijk bevriest tot ijs. Maar wist je dat het zelfs mogelijk is om waterdamp in één keer te bevriezen? Je ziet dit in de koelkast: de waterdamp uit de producten vormen ijskristallen op de wand. In de winter als het buiten vriest, heeft het raam een lagere temperatuur dan 0 graden, en als er dan waterdamp op komt, bevriest het. Dat heet 'rijp'. Wij ademen ook waterdamp uit. Dat kun je goed zien als je in de winter in de auto tegen een ruit uitademt. Dan wordt de uitgeademde waterdamp weer water!
Wat heb ik geleerd: Water komt in verschillende vormen voor

Koolstofdioxide

Koolstofdioxide zit net als stikstof in de lucht. Door het samen te persen en af te koelen, wordt het vast. Het slaat de vloeibare fase over. Het wordt al gas bij minus 78 graden Celsius. Daar komt de bijnaam 'droogijs' vandaan. Dat wordt veel gebruikt in shows. Je gooit er warm water over en dat geeft een mooi stoomeffect. Maar koolstofdioxide wordt voor nog meer dingen gebruikt. Met een soort blasting-gun wordt het gebruikt om schoon te maken. Er worden kleine korreltjes droogijs afgeschoten op een object. Het wordt vooral gebruikt om kauwgom van de stoep te spuiten, maar ook voor reinigen van anders moeilijk te bereiken plaatsen in een productiemachine.

Van zacht naar hard

Dingen die fijn, zacht, flexibel en soepel zijn, zoals rozen, kunnen in een vriezer keihard worden.

Proef: Wat gebeurt er als je een roos bevriest?
Benodigdheden: Een roos, een vriezer Opgelet: deze proef mag enkel met een volwassene worden uitgevoerd Leg een roos in de vriezer en laat hem bevriezen. Als de bloemblaadjes hard zijn geworden, haal je de roos weer uit de vriezer. Knijp in de rozenblaadjes en ze zullen krakend stukbarsten.
Wat heb ik geleerd: Bevroren materiaal kan andere eigenschappen hebben dan op kamertemperatuur

Bij het afgeven van warmte, wanneer je een stof in een koude omgeving brengt, gaan moleculen langzamer bewegen; daardoor wordt een stof hard.

Glas kan kou niet aan

Stel je voor, als je vloeibaar stikstof op één bepaalde plek van een ruit gaat druppelen, zal het glas krimpen. De rest van het glas blijft hetzelfde. Die kan het krimpen niet en uiteindelijk breekt het glas. PROBEER DAT MAAR NIET THUIS, DAT VINDEN JE OUDERS NIET LEUK! EN HET IS OOK NOG GEVAARLIJK.

Niet alleen glas krimpt bij kou. Heel veel stoffen doen dat. Zelfs beton en staal! Vandaar dat hoogspanningsleidingen 's zomers veel losser hangen dan in de winter, en dat er tussen betonnen wegelementen voegen worden voorzien, zodat het beton zonder kapot te gaan kan krimpen en uitzetten.

Andere methoden

Oplossen

Proef: Oplossen
Benodigdheden: vijf glazen met water, olie, suiker, zout, zand, klei, theelepeltje, vergrootglas Doe in elk van de vijf glazen water een andere stof. Als je dat gedaan hebt, roer dan in de glazen en zie welke stoffen oplossen. Als je in alle glazen geroerd hebt, zul je zien dat olie niet oplost in water. Suiker en zout lossen wel op in water. Dat kun je goed zien met het vergrootglas. De oplossing is helder en doorzichtig. Zand en klei lossen niet op in water. Je kunt zo zien dat er nog vaste deeltjes in rondzwemmen. Probeer het nog eens met wat andere stoffen. Lossen die wel op?
Wat heb ik geleerd: sommige stoffen lossen in water op

Suiker lost dus op in water. Maar hoe werkt dat? Als je suiker wil oplossen, moet de kristalstructuur worden afgebroken. De deeltjes van een vaste stof trillen op een vaste plaats. De krachten tussen die deeltjes zijn zo groot, dat ze bij elkaar blijven zitten.

Maar als het kristal in water terechtkomt, botsen watermoleculen tegen de moleculen van een kristal. Zo worden de deeltjes 'losgeweekt'. Ze gaan tussen de watermoleculen zitten. Als dat proces is afgelopen, is het kristal opgelost.