|
Smeltepunkt for is, og frysepunkt for vann?
Husker det var et spørsmål på den amerikanske versjonen av Vil du bli millionær, da fikk deltageren et spørsmål om hva som var riktig om smeltepunkt for is, og frysepunkt for vann.
Alternativene var: a) Frysepunktet er høyere b) Det er likt c) Smeltepunktet er høyere d) (dette husker jeg ikke, men det er uvesentlig) Jeg stussa over dette spørsmålet, og jeg visste det faktisk ikke selv, selv om jeg hadde kommet til å gjette på at det var likt, det var også riktig. Men det jeg ikke skjønner er hvordan det er mulig at det er likt? Hvis isen smelter på 0 grader, så kan den da ikke samtidig fryse? Begge deler kan da ikke skje samtidig? Det må da gå en grense et sted, at for eksempel 0 grader så fryser det, og på 0,000000000000000000000000001 plussgrader så smelter det? Har noen en god og forståelig forklaring på dette? |
Tjohei. Når isen smelter, blir det vann, og når vannet fryser blir det is. Det er jo ikke ISEN som smelter og fryser samtidig, det er vannet som skifter aggregattilstand. På 0 grader celsius.
|
|
Sitat:
|
Sitat:
Sitat:
|
Sitat:
|
Sitat:
Triple point of water Sitat:
|
Sitat:
|
Sitat:
Det er snakk om fysiske egenskaper ved vatn, og om det i praksis skjer i naturen i stort omfang og over lengre tidsperioder eller ikkje er hoggande likegyldig. Forøvrig - hadde du lese artikkelen eg lenka til hadde du sett at trippelpunktet ikkje kan nåast ved jordoverflata uten ein del hjelp. Likevekt derimot er eit fysisk/kjemisk fenomen som skjer overalt, inkludert i tekoppen din. |
Frysepunkt og smeltepunkt er to sider av samme sak. Forenklet kan man forholde seg til at vann over 0 grader Celsius (men under 100 grader Celsius) vil være flytende, mens vann under 0 grader Celsius vil være i fast form. Man har også direkte fordamping av is, fordamping av vann under kokepunktet, og likevektstilstander som slashdot nevner, men det er noe mer komplisert å forholde seg til, og man trenger ikke å forstå det for å forstå at frysepunkt og smeltepunkt er det samme.
Det hele kan være lettere å se for seg når du tar utgangspunkt i at temperatur er et mål for hvor mye energi som inneholdes i en viss mengde stoff. Hvis du øker eller senker energimengden i en viss mengde vann vil det være det samme som å øke eller senke temperaturen. Vann i fast form, flytende form og gassform har alle forskjellig "spesifikk varmekapasitet", som beskriver hvor mye temperaturen endrer seg med en endring i energinivå (eller omvendt om du vil), men vi kan se bort i fra dette og se for oss at vi har et stykke is som vi jevnt tilfører mer varmeenergi. Temperaturen i isen vil øke like jevnt, helt til temperaturen når fryse-/smeltepunktet på 0 grader Celsius. Selve overgangen fra is til vann krever energi i seg selv, slik at det "koster" energi å smelte isen til vann uten at temperaturen øker. I normale tilfeller med nogenlunde små mengder is vil man se at temperaturen vil holde seg på 0 grader gjennom hele materialet mens man tilfører energi inntil all isen har smeltet, og temperaturen vil deretter stige videre. Stopper man tilførselen av energi, og ingen energi heller slipper ut av vannet/isen, midt i tineprosessen vil man ha en blanding av is og vann, begge med temperatur lik fryse-/smeltepunktet, med et forhold som vil holde seg konstant. Det samme gjelder andre veien, altså hvis man begynner med vann og fjerner energi slik at temperaturen synker. Når temperaturen treffer fryse-/smeltepunktet vil mer og mer av vannet gå over til is mens temperaturen holder seg lik fryse-/smeltepunktet inntil alt vannet har gått over til fast form. Kun etter alt har blitt til is vil temperaturen forlate 0 grader Celsius og synke videre. I begge tilfeller hvor temperaturen holder 0 grader Celsius gjennom hele tine-/fryseprosessen, og temperaturendringen for øvrig, forutsettes at mengden er relativt liten og/eller at energien tilføres/fjernes jevnt over hele mengden slik at man ikke får punkter med høyere eller lavere temperatur enn resten av mengden. Dette for å forenkle beskrivelsen av prosessen. |
Må si dette ble litt komplisert å vikle hjernen rundt sånn utpå kvelden, så måtte søke litt på nettet.
Kort og greit så er 0° et nullpunkt, ved 0° så vil hverken vann eller is endre form. Har du en blokk med is så forblir den is så lenge temperaturen ikke går over 0°, har du et glass med vann så forblir det vann. Tilfører du isbiter som holder 0° et glass med vann som holder 0° så forblir både vann og is i den tilstanden de var i. Forskjellen på når det er et frysepunkt og når det er et smeltepunkt kommer ann på hvilken retning temperaturen går, om det blir varmere eller kaldere. Vann blir til is når temperaturen går rett under 0°, is blir til vann når temperaturen går rett over 0°. Teoretisk er smeltepunktet og frysepunktet det samme, men i praksis så vil smeltepunktet for is være akkurat høyere enn 0° og frysepunktet for vann akkurat under, med "nullpunktet" i mellom. (kilde : http://chestofbooks.com/food/science...-A-Liquid.html) Mulig jeg har misforstått noe, så feil bes rettes på ^^ |
Sitat:
Det viktige poenget her er at skifte av tilstand koster energi, slik at overgang fra is til vann eller omvendt ikke medfører noen temperaturendring i seg selv. Det er det samme prinsippet som gjør at varmt vann som det damper mye av mister mer temperatur, som er grunnen til at vann koker raskere med lokk, og det samme som gjør at vanndamp på 100 grader skolder deg mer enn flytende vann på 100 grader (dampen kondenserer på deg og avsetter den energien det krevde å få den til å endre tilstand fra flytende form til gass). Et annet eksempel på at skifte av aggregattilstand (aggregattilstand = fast form, væske, gass og plasma) koster energi ser man når man tapper en propantank hvor propanen er lagret under trykk i flytende form. Når du tapper tanken vil trykket synke og mer av propanen vil gå over til gassform. Ettersom denne overgangen krever energi vil de molekylene som går over til gassform forsyne seg av den termiske energien i den flytende propanen som følgelig får en lavere temperatur. Derfor kan du kjenne, og noen ganger se, at temperaturen på beholderen synker når du tapper den. Det samme gjelder mange spraybokser og andre beholdere som oppbevarer et stoff som i romtemperatur er en gass, i flytende form. Håper dette klargjorde mer enn det forvirret.. |
Sitat:
I naturen eller under normale menneskeskapte omgivelser (kjøleskap, etc) så vil vel energi som du forklarer det være snakk om en temperaturendring i omgivelsene? Selve vann/ismassen vil vel holde 0° i skiftet fra is til vann (eller omvendt) men for å få skiftet til vil det kreve en temperaturendring i omgivelsene. Hvis temperaturen (i omgivelsene) er konstant 0° så vil hverken vann eller is som holder 0° skifte form. Sitat:
|
Sitat:
|
Sitat:
Sitat:
Altså: Med en omgivelsestemperatur på under 0 grader Celsius vil flytende vann gå over til is; med en omgivelsestemperatur på over 0 grader Celsius vil is gå over til flytende vann; med en omgivelsestemperatur på nøyaktig 0 grader Celsius vil is ende opp med den samme temperaturen (nøyaktig 0 grader Celsius) uten å gå over til vann, og vann vil ende opp med den samme temperaturen uten å gå over til is. At det ikke skjer noe skifte av tilstand kan man se ut i fra min tidligere forklaring om at temperatur er energi, tilstandsskifte krever energiendring uten at temperaturen vil endres, og at en energiendring krever en temperaturdifferanse mellom legemet og omgivelsene. Spør igjen hvis det fortsatt er uklart. :) |
Sitat:
|
Nullpunktet til vann/is er 0 grader celcius, men ingenting vil forandre seg hvis det står uberørt av varme ved denne temperaturen. Hvis det derimot blir tilført varme, vil energien bli brukt på å smelte isen eller varme opp vannet. Hvis det for eksempel er is, og det bare ble tilført varme til delvis smelte den, vil temperaturen fortsatt være 0 grader celcius. Temperaturen stiger ikke før all isen er smeltet. Det samme gjelder andre veien, temperaturen synker ikke før alt vannet er fryst til is.
|
trudde vann frøys ved 0c og ikke frøys ved >0c (varmere enn 0c).
hvis frysepunktet først startet ved -0.1 grad så er systemet celsius like teit som fahrenheit. men det kommer vel an på vannet, vann kan sikkert fryse ved 5c hvis du har blandet det med noe. Hiver du salt oppi så fryser det ved lavere temperaturer 0, det ser man på sjøen. Så det er vel bare en type vann som fryser ved 0c og det er den koppen med vann celsius brukte den dagen han frøys det... Så fasitsvaret må bli at vann som oftest fryser ved 0c. |
Sitat:
Smelte- og fryseprosessen har jeg beskrevet over, men siden du tar opp definisjon av Celsiusskalaen, så kan jeg fortelle at den ble omdefinert i 1954. Den var tidligere definert ved vanns smeltepunkt og kokepunkt ved 1 atm trykk, men ble da omdefinert ved punktene absolutt nuilpunkt og trippelpunktet til VSMOW (bestemt isotop av helt ren H2O), hvor sistnevnte er definert til å være 0,01 grader Celsius. Dermed har Kelvin og grader Celsius samme temperaturintervall per enhet. VSMOW har forøvrig smeltepunkt ved 0,000089 grader Celsius. |
jaja det er iaf ikke 32f LOL
|
Sitat:
kom på det når jeg tenker på fysikken jeg har hatt Dette er akkurat samme som skjer med kokende vann. For at vann skal kunne klare å bli fordampet krever, det litt ekstra energi for at den overgangen skal skje. Akkurat som isen trenger bittelitt mer energi for å smelte. Men, holder seg i samme form dersom vannet med isbitene i er 0 grader. Hvis man tenker seg at man hadde gjordt dette i ett rom der det var null grader for en evighet.Da ville aldrig isen i glasset blitt til vann eller vannet i glasset bli til is. Energien rundt deg bare det er over en grad vill det før eller senere få isen til å smelte ,men det vill bare ta ekstremt lang tid hvis det bare hadde vært 1 grad i omgivelsene. Så ja. Det er på en måte en grense. Men det er på måtte ett "hopp" som isen må ta for å bli vann og motsatt (vann blir til is). Blir nesten som å tenkte på ladningen mellom jorda og skyer når det er torden vær. For at ladningene i skyen og jorda kan krysse over må de ha ett vist nivå med spenning (milioner av volt). Og akkurat da og bare da kan de gjøre ladningene sine like, "nermest ett hopp" |
Ok, jeg kan forklare dette her. Det er noe som kalles for et FASESKIFTE, altså når is går over til vann. Og ved faseskifte holdes temperaturen konstant! Altså, is ved minus 10 grader blir varmet opp til 0 grader. Så ved 0 grader går all energi med på å bryte de svake van der waals kreftene og gjøre is ved 0 grader om til vann ved 0 grader. Ved tilførsel av mer energi vil vannet så bli varmet opp til 100 grader, hvor nok et faseskifte finner sted.
*Copy paste fra en annen tråd hvor jeg skrev et svar på dette* SOM KJEMIKER vil jeg bare si at oppvarming går på hvor mye av stoffet som skal varmes opp (i mol), til hvilken temperatur skal den varmes opp til, og det viktigste i denne saken er noe som heter Cp (heat capacity). Cp for vann ved 0 (grader) som fast stoff (is) er = 39 Joule per Kelvin per Mol, altså, det trengs 39 joule for å varme opp 1 mol (ca 18 gram) opp 1 grad. Og ja, det finnes noe som heter trippelpunkt. Det er et stadie hvor under gitte omstendigheter vannet kan være enten fast, flytende eller gass. Dette trippelpunktet er 0 grader. http://no.wikipedia.org/wiki/Trippelpunkt her står det greit forklart. Noe som slashdot var inne på, is som går direkte til gassfasen. TEMPERATUREN HOLDER SEG KONSTANT VED EN FASEOVERGANG! Det er det viktigste! Altså at temperaturen på vannet som smelter av isen = 0 grader!! Så det som skjer, er at all energien blir brukt til å gjøre isen om til vann her. En såkalt faseovergang. Her står temperaturen stille mens faseovergangen skjer. Kan også fort nevne at kokende vann ved 1 atm trykk aldri blir varmere enn 100grader. Men DAMPEN derimot, auch! Det er den du brenner deg på! Når alt vannet så har blitt flytende ved 0 grader får vi en ny Cp = 70 Joule per Kelvin per Mol. Altså at det tar 70 joule å varme opp 1 mol (ca 18 gram) en grad. Men nå skal vi varme det opp til 100 grader celsius, altså må vi gange med 100, som er delta T (endring i temperatur). DVS at det tar 7000 J + 39 J å koke 18 gram is. (vi ser selvfølgelig bort fra urenheter i vannet og antar at Cp'en holder seg konstant under opvparming) Og vi tar heller ikke med oppvarming av kjelen. Men det kan vi godt gjør! F.eks en ren aluminiums kjele med Cp 24 Joule per Kelvin per Mol som også må varmes opp til 100 grader. Her kan vi se bort fra faseoverganger, så det trengs 2400 J til for å varme opp vannet fra fast til koketemp. UANSETT!!! Her kommer da egentlig svare på spørsmålet: Faseovergang! Ved 0 grader kan vann både være fast(is), flytende(vann) og gass(vanndamp)! Det spørs bare på trykket. Og som du så av mine beregninger over her så må man ta hensyn til energien som blir brukt til faseovergangen i tillegg til energien som trengs for å oppnå temperaturen man ønsker å oppnå! Når vannet er fast(is), så står molekylene tilnærmet i ro. (de står ikke helt i ro, det skjer bare ved det absolutte nullpunkt, 0K =-273,15 grader celsius). Når varmen økes, så øker også bevegelsen til molekylene, og når den energien er blitt stor nok til å kunne "løsrive" seg fra de andre til en viss grad så har vi vann! Og når de så oppvarmes videre til gass, blir de helt løsrevet fra hverandre. TEMPERATUREN ENDRER SEG IKKE I EN FASEOVERGANG! http://www.chemtutor.com/sta.htm#wok ctrl+f og søk a walk up Hvis du vil ha ENDA mer info, si ifra! Eller om det var noe som var uklart, noe det sikkert er! EDIT: ble kanskje litt smør på flesk her, andre som har forklart dette fra før, men jeg tenkte det kunen være greit å få noen tall på det også? EDIT2: Så at Provo hadde forklart dette fint, men har inkludert et regneeksempel slik at du får noen tall på dette her :) |
| Alle tidspunkt er GMT +2. Klokken er nå 13:13. |