ISAAC-actie: faseovergangen

ISAAC-actie

Faseovergangen

Stikstof is een geur- en kleurloos gas dat 78 % van onze aardatmosfeer uitmaakt. Stikstof is bij kamertemperatuur in een gasvormige toestand. Als stikstof afgekoeld wordt tot aan zijn condensatiepunt, –196 °C, dan wordt stikstof vloeibaar. Met deze vloeibare stikstof kunnen er een aantal toffe experimenten rond faseovergangen gedaan worden.

Bekijk via de QR-code het filmpje dat verschillende faseovergangen demonstreert met behulp van vloeibaar stikstof.

Notities

85

86

STUDIEWIJZER

Ik kan warmte omschrijven als de hoeveelheid energie die uitgewisseld wordt tussen twee voorwerpen ten gevolge van een temperatuurverschil, inclusief grafische voorstelling. Ik kan het energietransport bij faseovergangen en bij temperatuurveranderingen van stoffen kwalitatief verklaren aan de hand van het deeltjesmodel. Ik kan de aggregatietoestanden (vast, vloeibaar en gas) definiëren aan de hand van het deeltjesmodel, inclusief bijhorende schets. Ik kan de cohesiekrachten beschrijven als aantrekkingskrachten tussen deeltjes van dezelfde stof in het deeltjesmodel. Ik kan herkennen dat in het deeltjesmodel de snelheid van de deeltjes onderling verschillend is en voortdurend verandert. Ik kan de inwendige kinetische energie van een voorwerp definiëren als de energie van de deeltjes van het voorwerp ten gevolge van hun snelheid. Ik kan het begrip (absolute) temperatuur definiëren als een maat voor de gemiddelde kinetische van een deeltje van het voorwerp. Ik kan beschrijven dat de inwendige potentiële energie van de deeltjes stijgt als de afstand tussen de deeltjes stijgt. Ik kan de thermische (inwendige) energie van een voorwerp definiëren als de som van de inwendige kinetische energie en de inwendige potentiële energie. Ik kan het verschil in betekenis tussen de begrippen temperatuur, warmte en thermische energie beschrijven. Ik kan het principe van thermisch evenwicht omschrijven. Ik kan de juiste benamingen van de faseovergangen (smelten, stollen, verdampen, condenseren, sublimeren en desublimeren) herkennen. Ik kan verklaren dat door toevoegen of afstaan van thermische (inwendige) energie er een verandering in aggregatietoestand (een faseovergang) kan ontstaan. Ik kan aan de hand van voorbeelden verklaren dat de warmte nodig om te smelten, verdampen of sublimeren even groot is als de warmte die respectievelijk vrijkomt bij stollen, condenseren of desublimeren. Ik herken het smeltpunt van een stof. Ik kan het begrip merkbare warmte omschrijven als warmte die zorgt voor een verandering van de temperatuur van een stof. Ik kan het verband tussen de temperatuurverandering en de verandering in inwendige kinetische energie toelichten. Ik kan het begrip latent warmte omschrijven als de warmte die zorgt voor een faseovergang van een stof, zonder dat er een temperatuurverandering optreedt. Ik kan het verband tussen de faseovergang en de verandering in inwendige potentiële energie toelichten. Ik kan de betekenis van de waarde van de specifieke warmtecapaciteit van een stof interpreteren aan de hand van voorbeelden uit het dagelijks leven. Ik kan voor de grootheden (absolute) temperatuur, warmte en specifieke warmtecapaciteit de naam van de grootheid, het symbool van de grootheid, de naam van de (SI-) eenheid en het symbool van de (SI-) eenheid benoemen. Ik kan de formule Q = c ⋅ m ⋅ΔT interpreteren. Ik kan de merkbare warmte, specifieke warmtecapaciteit, de temperatuurverandering, begintemperatuur, eindtemperatuur of de massa berekenen als de andere gegevens gekend zijn aan de hand van een formularium met onder andere de formule Q = c ⋅ m ⋅ΔT. Ik kan deze formule omvormen om de gewenste grootheid te berekenen. Ik kan de formule Q = l ⋅ m interpreteren. Ik kan de latente warmte, specifieke latente warmte of de massa berekenen als de andere gegevens gekend zijn aan de hand van een formularium met onder andere de formule Q = l ⋅ m. Ik kan deze formule omvormen om de gewenste grootheid te berekenen. Ik kan een warmtebalans opstellen waarbij temperatuurveranderingen en/of faseovergangen optreden.

Ik kan een onbekende grootheid berekenen door gebruik te maken van een warmtebalans en met behulp van een formularium. Ik kan uit het formularium de correcte formules selecteren, nodig bij het maken van een oefening. Ik kan natuurwetenschappelijke, technologische en wiskundige modellen, zoals het deeltjesmodel, ontwikkelen in discipline specifieke en STEM-contexten om te visualiseren, te onderzoeken, op te lossen en te verklaren. Ik kan de werking van een model, zoals het deeltjesmodel, beschrijven als een vereenvoudigde voorstelling van de werkelijkheid, inclusief validiteit en reikwijdte van het model. Ik kan een model, zoals het deeltjesmodel, gebruiken om een probleemstelling op te lossen. Ik kan een bestaand model, zoals het deeltjesmodel, aanpassen om een vraag of een probleemstelling te kunnen analyseren. Ik kan het verband tussen grootheden zoals de merkbare warmte en de temperatuurverandering, de temperatuurverandering en de massa en de latente warmte en de massa op kwantitatieve wijze onderzoeken. Ik kan hierbij de wetenschappelijke methode toepassen. Ik kan aan de hand van een grafiek het recht en omgekeerd evenredig verband toelichten. Ik kan de fase van een bepaalde stof, bij gegeven druk en temperatuur, aflezen uit een fasediagram. Ik kan, met behulp van een fasediagram, toepassingen zoals een hogedrukpan (snelkoker), vacuümdrogen, het smeltpunt van ijs verlagen door de druk erop te verhogen,... verklaren.

Colofon

Auteur Freya Vermeiren Met medewerking van Anke Van Roy Eerste druk 2022 SO 0174/2022 Bestelnummer 65 900 0655 (module 2 van 90 808 0462) ISBN 978 90 4864 414 8 (module 2 van 978 90 4864 314 1) KB D/2022/0147/127 NUR 126 Thema YPMP5 Verantwoordelijke uitgever die Keure, Kleine Pathoekeweg 3, 8000 Brugge RPR 0405 108 325 - © die Keure, Brugge

Die Keure wil het milieu beschermen. Daarom kiezen wij bewust voor papier dat het keurmerk van de Forest Stewardship Council® (FSC®) draagt. Dit product is gemaakt van materiaal afkomstig uit goed beheerde, FSC®-gecertificeerde bossen en andere gecontroleerde bronnen.