heeft de stroming van water invloed op het bevriezen ervan?

thomas stelde deze vraag op 22 februari 2005 om 14:00.
ik vraag me al een tijdje af of stromend water minder snel bevriest dan stilstaand water en ook wat er precies gebeurd als het water bevriest... de moleculen komen in een roosterpatroon te zitten doordat er minder bindings energie is? heeft de stroming van water invloed op de bindingsenergie?

ik vind vooral de stap van vloeibaar vast raar: de moleculen zitten inneens in een rooster met vast patroon...:S

ik hoop dat iemand mij wat uitleg kan geven!

Reacties

Rob op 22 februari 2005 om 16:58
Bevriezen, of in het algemeen stollen van een vloeistof, gebeurt niet heel plotseling, hoor! Het idee is dat beneden een bepaalde temperatuur een bulk van vaste stof een gunstigere energie heeft dan een bulk vloeistof. Dat wil nog niet zeggen dat alles "plotseling" bevriest.

Allereest is er een kiem nodig. Een heel klein stukje vaste stof zal moeten ontstaan en langzaam groeien om de bulk vaste stof te maken. Heel kleine kiemen zijn niet energetisch gunstig. Als men water heel mooi schoon houdt (om vreemde kiemen te weren kan het ver onder 0°C worden afgekoeld voordat het bevriest, dit komt door het gebrek aan kiemen. Hoe lager de temperatuur, hoe kleiner de zogenaamde kritische kiem, en hoe groter de kans dat de bevriezing zomaar begint.

Verder komt er bij het bevriezen energie vrij in de vorm van warmte. Dit is voor alle stoffen die vast worden vanuit de vloeistof. Als we aannemen dat de hele bulk dezelfde vriespuntstemperatuur heeft, zal bij groei van het aandeel vaste stof warmte vrijkomen die eerst moet worden afgevoerd voordat meer stof kan bevriezen.

Voor water geldt nog iets heel bijzonders. De dichtheid neemt af tussen 4°C en 0°C bij afkoeling. Als we dus een vijver hebben van 4°C, en het koelt buiten af, zal de afgekoelde laag boven op blijven drijven. Zo ook het ijs dat wordt gevormd: dat is nog 10% lichter. Door dit effect krijgen we in de winter al na een enkele nacht vorst een ijsvlies op het stilstaande water.

Stromend water heeft dat voordeel niet: als er turbulentie is moet eerst AL het water tot 0°C afkoelen voordat er ijs kan worden gevormd. Het zou me niets verbazen als dat laatste effect in zijn eentje verantwoordelijk is voor het effect dat je beschrijft. Beweging is in elk geval geen parameter in de thermodynamische vergelijkingen voor het ijs-water evenwicht die ik ken!
thomas op 22 februari 2005 om 17:12
ja daar zat ik ook aan te denken maar ik vond het een beetje ongeloofwaardig... ik was namelijk pas op wintersport en boven in de bergen had je een beekje lopen (smeltwater) het was buiten ongeveer -8 ofzo en het beekje stroomde lekker door. je zou kunnen zeggen dat dat komt omdat er warm water toegevoegd blijft worden maar aangezien het smeltwater is --> betekent dat het water net iets boven het nulpunt komt toen het smolt en daarna contact met buiten lucht van -8? ik zou ook niet weten waar dat smeltwater vandaan kwam... het vroor immers hard:S misschien van diep uit de berg ofzo? ook is het een verschijnsel dat bij een stromende rivier de zijkanten eerder bevriezen dan het midden... (waar het het hardst stroomt) maar je zou ook kunnen zeggen dat dat komt doordat de zijkanten meer contact hebben met de koude aarde van de zijkanten... of dat er warm water aangevoerd word en dat die in het midden vooral stroomtook d8 ik aan bernouli de dynamische druk kan zorgen dat de totale druk minder word dan de statische druk en aangezien bij stroming dat het geval is en dat een lage druk misschien leidt tot een hogere temperatuur? of mag je dat zo niet zeggen?ik ben benieuwd
Rob op 23 februari 2005 om 10:49
Het is een interessant idee. Ik hoop dat er een echte fysicus antwoord op kan geven, want ik ben uitgepraat! Geen ervaring in de stromingsleer hier....
Walter op 22 januari 2006 om 18:08
Wat Rob Hooft al verteld heeft, is volkomen correct.Zoals je al weet, heeft ijs (water bij 0°, bij normale druk wel te verstaan) een lagere dichtheid dan water bij 4°. Waarom een vijver het eerst bevriest aan de oevers? Boven een stilstaand wateroppervlak heeft een luchtcirculatie plaats: de lucht stroomt vanop de koude oevers naar het ietwat warmere midden toe, wordt daarbij geleidelijk opgewarmd en stijgt in het midden op. Daardoor wordt voortdurend nieuwe koude lucht vanop de oevers aangezogen en koelt het water aan de randen sneller af.In stromend water worden alsmaar nieuwe lagen aangevoerd, die door elkaar gemengd worden. Dit is niet bevorderlijk voor een gelijkmatige, ordentelijke kiemvorming en -groei tot een vaste massa (zie uitleg van Rob).Merk ook op dat op plaatsen, waar de straling ("afstraling", "uitstraling") van warmte belemmerd wordt (onder bruggen, overhangende takken van struiken en bomen) minder en dunner ijs gevormd wordt! Bovendien is onder een brug meestal ook, wegens de vernauwing, de stromingssnelheid groter.Met de wet van Bernoulli heeft dit niets te maken, hoor - alleen het laatste is te verklaren met de continuiteitsstelling: bij constante druk geeft kleinere dwarsdoorsnede hogere stroomsnelheid.
Marie-Elisabeth op 23 april 2018 om 22:20
Kan water bevriezen dat loopt uit een plastic fles?
Theo de Klerk op 23 april 2018 om 23:20
Heet water dat omhoog wordt gegooid in strenge kou (zoals een winter in Canada kan zijn) komt al snel als bevroren sneeuw naar beneden. 
Dus kan water uit een fles bevriezen? Vast. Maar hoogst waarschijnlijk is het al bevroren in de fles. 
Jan van de Velde op 24 april 2018 om 00:03
Je kunt ook onderkoeld water nemen en dat uitgieten, als dat in aanraking komt met ijskristallen bevriest het onmiddellijk:

https://www.youtube.com/watch?v=DI-XJZshCKU

Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Roos heeft twintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)