Embedded Files
Om de fysica van de faseovergangen te begrijpen is het belangrijk dat je het deeltjesmodel kent. Indien je de uitbreiding van het deeltjesmodel nog niet gevolgd hebt, kan je deze eerst doornemen.
Bij de waarneembare warmte leerden we al dat er energie nodig is om de temperatuur van een stof te verhogen. Warmte kan ook op een andere manier opgenomen worden, zonder een temperatuursverandering.
Faseovergangen volgens het deeltjesmodel.
Faseovergangen
Faseovergangen
In een vaste stof bevinden de deeltjes zich op gelijke afstanden van elkaar in een rooster. Elk deeltje wordt op zijn plaats gehouden door interacties met de nabije buren. Deze interacties zijn krachten die ervoor zorgen dat de deeltjes op hun plaats blijven. Dit kan je zien in de tekening hiernaast.
Wanneer je een deeltje wilt vrijmaken uit een rooster, moet je het deeltje voldoende energie geven zodat de interacties verbroken kunnen worden. Wanneer de toegevoegde energie groter is dan de interacties die de deeltjes op hun plaats houden, zal het deeltje loskomen. Deze toegevoegde energie is latente warmte.
Het toevoegen van latente warmte zal dus de potentiële-inwendige energie van de deeltjes vergroten. Hierdoor kan latente warmte leiden tot een faseverandering.
Bij een faseovergang waarbij er oorspronkelijk veel interacties zijn naar een toestand waar er minder interacties zijn, moet er steeds latente warmte toegevoegd worden aan de deeltjes. De overgangen vast -> vloeistof en vloeistof -> gas zijn hier voorbeelden van. Omgekeerd geldt ook dat er bij een faseovergang naar een toestand met sterkere interacties latente warmte vrijkomt. De overgangen gas -> vloeistof en vloeistof -> vast zijn hier voorbeelden van.
Faseovergangen van water, en de bijhorende opname of afgifte van latente warmte, spelen een belangrijke rol in ons weer en klimaat, denken we maar aan het smelten van ijs of de vorming van regendruppeltjes.
Tabel met specifieke latente warmte voor verschillende stoffen alsook de bijhorende smelt- en kooktemperaturen.
De uitdrukking voor de hoeveelheid warmte die nodig is/vrij komt bij een faseovergang.
Specifieke latente warmte
Specifieke latente warmte
Hoeveel energie nodig is (of vrijkomt) bij een faseovergang zal verschillen van stof tot stof. De specifieke latente warmte, voorgesteld met symbool L, drukt uit hoeveel energie er nodig is (of vrijkomt) om één kilogram van een stof van fase te veranderen. De eenheid van specifieke latente warmte is dus J/kg.
De tabel hiernaast geeft voor een aantal materialen de specifieke latente warmte weer. Het subscript bij L toont over welke faseovergang het precies gaat:
f: vast -> vloeibaar
v: vloeibaar -> gas
Je kan aflezen dat water een zeer grote specifieke latente warmte heeft. Dit wilt zeggen dat water zeer veel warmte nodig heeft of vrijgeeft om van fase te veranderen.
De grootte van de specifieke latente warmte is gelijk voor de overgang van vast naar vloeibaar als voor de overgang van vloeibaar naar vast maar de riching waarin de warmte gaat is tegengesteld. Bij de overgang van vast naar vloeibaar zal energie toegevoegd worden aan de stof daar waar van vloeibaar naar vast deze energie net afgestaan wordt.
De hoeveelheid energie (Q) die toegevoegd moet worden (of vrijgegeven wordt), kan dan eenvoudig berekend worden door de specifieke latente warmte (L) te vermenigvuldigen met de massa (m), uitgedrukt in kilogram, van de stof.
orkanen
orkanen
Wil je te weten komen hoe orkanen werken en welke rol latente warmte hierbij speelt, klik dan hieronder.
Figuren:
Interacties:http://www.chemistry.wustl.edu/~edudev/LabTutorials/CourseTutorials/LabTutorials/Thermochem/Phase.htmPotentiële energie:https://www.chem.uwec.edu/Chem150_Resources/content/elaborations/unitxxx/unit3-b-energy/T-vs-heat-energy.pngSpecifieke latente warmte:https://www.tes.com/lessons/ZkKKqWqYyQSYow/specific-latent-heatbanner: https://www.bankrate.com/finance/insurance/home-shape-hurricane-season-1.aspxGoogle Sites
Report abuse