soortelijke massa

richard stelde deze vraag op 04 juli 2007 om 19:12.

Quote

hoi hoi hier een vraag

als ijs in het water drijft zoals de ijsschotsen

als die dan smelten stijgt het water dan

zo nee of ja waar om dan

en is de soortelijke massa van water anders dan die van het bevroren water ijs

en als je water laat bevriezen zet het dan uit

 

we hebben bij op het werk die discussie gehad

en ik zeg dat het waterpijl hoger word als het ijs smeld terwijl het al in het water drijft

en dat de soortelijke massa van ijs anders is dan van water

en dat water uitzet als het gaat bevriezen

wie heeft er gelijk

 

ik zou het graag van jullie vernemen zodat ik het kan uitprinten en kan laten zien wie er gelijk heeft

 

m.v.g. richard

 

 

 

Reacties:

Rene Lagarde
04 juli 2007 om 21:15
Quote

De ijsschots heeft net als een schip een waterverplaatsing die gelijk is aan het gewicht van het object.

IJs heeft een lagere dichtheid dan water, en daarom blijft het drijven. Dit betekent dat het ijs boven het water zal uitsteken.

Als het ijs smelt, blijft het overblijvende water dezelfde waterverplaatsing houden, en zal het waterniveau niet stijgen.

wat hierbij verwaarloosd wordt, is dat het overblijvende water zal afkoelen en daarbij zal 'krimpen' (dit effect is bijna niet waar te nemen)

Dit is ook vraag 20 van de Nationale Wetenschapsquiz van 1995

volgens nwo is het antwoord:

20. In de poolzee drijft een enorme ijsberg. Onder invloed van het broeikaseffect smelt hij. Wat gebeurt er met het zeewaterpeil?

Volgens de wet van behoud van volume maakt het niet uit of het water in vaste vorm of als vloeistom in de zee aanwezig is. Omdat het iedereen zo bang is dat onder invloed van het broeikaseffect de zeeën zullen stijgen, antwoordt men wellicht dat het waterpeil stijgt. Deze stijging is echter het gevolg van het smelten van landijs, ijs dat vastzit aan het land en dat als het smelt in de zee terecht komt, waardoor het waterpeil dus wel stijgt.

 

Jan van de Velde
04 juli 2007 om 21:47
Quote

Dag Richard, René,

Ik zou het verhaal toch een heel klein tikje anders willen zien. Die onveranderlijkheid geldt hoe dan ook als je een (zoet) ijsblok in zoet water laat smelten. In zout water ligt het volgens mij toch een tikje ingewikkelder:

1000 g ijs verplaatst 1000 g zeewater. 1000 g zeewater (dichtheid 1030 g/L) heeft echter een volume van 971 mL, 1000 g zoet water 998 g/L. Als een ton ijs smelt moet het volume zeewater dus met 27 liter toenemen.

Ronde getallen van internet geplukt:
oppervlakte drijvend poolijs in de zomer: ca 5 000 000 km 2
gem zomerdikte poolijs ca 2 m
volume poolijs 5·1012 m² x 2 m = 1·1013

Nou werken we toch met ronde getallen, stel een kuub ijs gelijk aan 900 kg water,

dus 1·1013 kuub ijs, als dat allemaal smelt komt er

1·1013 mijs= 0,9·1013 ton water

 0,9·1013 x 0,027 m³ water = 2,5·1011m³ water erbij.

Oceaan oppervlak = 335 258 000 km2 = 3,35·1014m² 

2,5·1011m³/3,35·1014m² = 0,7·10-3m verhoging

ofwel als het restant van het noordpool(zee)ijs smelt gaat het zeeniveau wereldwijd met 0,7 ±0,1 mm omhoog. Nog verstorende effecten hier kunnen zijn het intussen verminderende zoutgehalte van het zeewater en de dalende temperatuur. Ik denk echter niet dat dat, gezien de hoeveelheden zee-ijs vergeleken met de hoeveelheden zeewater, significante invloed heeft.

Al met al is 0,7 mm niet bepaald een reden voor Rijkswaterstaat om de dijken te gaan verhogen, maar toch. Het stijgt volgens mij.

Groet, Jan

richard
04 juli 2007 om 22:22
Quote

hoi rene en jan nu is nog mijn vraag

is de soortelijke massa van ijs net zo als de soortelijke massa van water

en zet het water uit als je bevriest

dank je wel

 

Rene Lagarde
04 juli 2007 om 22:36
Quote

Het antwoord:

Ja, ijs zet uit, zet maar eens een beker water in de vriezer.

met de getallen van mijn binas:

ijs : 0.917 kg/L

water: 0.998 kg/L

dus als je 998 g water neemt, en je laat het bevriezen, neemt het volume toe van 1 L naar 1,088 L, bijna 10%

Let er wel op, ijs blijft op water drijven en steekt dus boven het waterniveau uit.

Wat ik mis in de berekening van Jan, is dat het soortelijk gewicht van het totaal zal veranderen. Het gewicht van een liter water is afhankelijk van het zoutgehalte (998 gram + het aantal gram zout)

Hierdoor blijft het niveau gelijk 

groeten,

René 

Jan van de Velde
04 juli 2007 om 23:11
Quote

Dag René,

je schrijft: Wat ik mis in de berekening van Jan, is dat het soortelijk gewicht van het totaal zal veranderen. Het gewicht van een liter water is afhankelijk van het zoutgehalte.

Klopt, maar ik stelde dan ook dat ik met dit relatieve beetje zoet water het zoutgehalte van de oceaan niet significant zie dalen.  Ik denk dus niet dat dat uiteindelijk een verschil maakt. Als je een kilo ijs in een kilo zout water laat smelten wordt het wat anders. Dan nog zal de situatie niet op een gelijkblijvend peil eindigen; het verband tussen zoutgehalte en soortelijke massa van (zout) water is verre van lineair.

Groet, Jan

Rene Lagarde
04 juli 2007 om 23:54
Quote

Dag Jan,

in een sluitende conclusie zal je dan ook dit

verband tussen zoutgehalte en soortelijke massa van (zout) water

moeten betrekken.

neem dan bijvoorbeeld het probleem:

1 L ijs in 1 L zeewater heeft een waterniveau van 1,89 L

(1 L + een waterverplaatsing van 917 gram zeewater)

neem nu al het water (917 + 1030 - zout) en los daar het zout weer in op. Welk volume heeft het water nu?

Ik verwacht dat het verschil zeer klein is, kleiner dan dat van bijvoorbeeld het kouder worden van het water. (water van 20 graden naar 15 graden bijvoorbeeld, neemt 1/1000 in volume af)

ben zeer benieuwd naar de relatie zout-sg

groeten,

René

Jan van de Velde
05 juli 2007 om 10:17
Quote

Dag René,

Hier heb je alvast een tabel met massapercentages zout t.o.v. dichtheid van de oplossing:

http://us.mt.com/mt/ed/appEdStyle/Sodium_Chloride_de_e_0x000248e10002599200074129.jsp

Groet, Jan

Jan van de Velde
05 juli 2007 om 12:07
Quote

In de bijlage een rekenblad voor het smelten van 1 liter ijs in 1 liter zeewater.

NB: In het echt is er natuurlijk geen 1:1 verhouding tussen volume zeeijs en volume zeewater. De procentuele volumetoename zal in het echt dan ook veel geringer zijn.

Groet, Jan

Bijlagen:

René Lagarde
09 juli 2007 om 13:58
Quote

Ik ben het er volledig mee eens.

een paar opmerkingen die ik nog wil maken:

de verandering is ongeveer evenredig met het zoutgehalte
en ongeveer evenredig met de verhouding ijs/water

- dus 2 keer zoveel zout geeft 2 keer zoveel stijging

- 20 keer minder ijs per liter zeewater geeft 20 keer minder stijging. 

Jaap Koole
03 augustus 2007 om 20:50
Quote

Dag Jan, Richard, René,
Jan heeft opgemerkt dat het waterniveau stijgt wanneer 1 kg ijs (bestaande uit zuiver H2O) smelt in 1 kg zout water. Daar sluit ik me graag bij aan. Jans berekening in "ijs zeewater.PNG" van 05.07.2007 (hieronder "PNG") komt uit op een stijging van 1,5%. Hieronder volgen enkele kanttekeningen bij die berekening.

Eindtemperatuur van het ontstane mengsel
In PNG noteert Jan in rij 18 de waarde 1,0155 voor de dichtheid van het mengsel dat is ontstaan uit het oorspronkelijke zoute water en het gesmolten ijs. Deze waarde is wellicht gevonden aan de hand van de tabel van http://us.mt.com (ook gebruikt in rij 10). Die tabel gaat over een NaCl-oplossing bij 20 °C. Jan lijkt daarmee aan te nemen dat de (eind)temperatuur van het ontstane mengsel gelijk is aan de (begin)temperatuur van het oorspronkelijke zoute water, namelijk 20 °C. Dat is natuurlijk mogelijk:
a. Bij voorbeeld als we warmte toevoeren om het ijs (eventueel op het smeltpunt te brengen en vervolgens) te smelten en om het smeltwater op 20 °C te brengen. Die warmte is ook al welkom omdat Jans 1,0311 kg zout water van 20 °C niet genoeg warmte kan leveren om 0,917 kg ijs te doen smelten. Maar... als er warmte wordt toegevoerd, kunnen we de berekende 1,5% niveaustijging niet geheel toeschrijven aan de faseovergang van het ijs (het eigenlijke smelten). Een deel van de 1,5% is het gevolg van de temperatuurstijging die het smeltwater vervolgens ondergaat. Wat zegt de uitkomst van 1,5% dan nog over de invloed van het smelten van het ijs?
b. De aanname dat het mengsel een eindtemperatuur van 20 °C heeft, is ook redelijk als we de parallel trekken met een betrekkelijk geringe hoeveelheid zeeijs die smelt in een enorme oceaan; of als we denken aan het versterkte broeikaseffect. Maar is die parallel niet verlaten toen Jan op 04.07.2007 in "ijsschotsen" terecht stelde dat het smelten van het zeeijs geen significante invloed op het zeeniveau zou hebben?
Met deze vragen moge het belang van een nauwkeurig geformuleerde vraagstelling duidelijk zijn. Wat is de begintemperatuur van het ijs en het zoute water? Wat is de eindtemperatuur van het ontstane mengsel? Wordt met "smelten" alleen de faseovergang bedoeld, of ook de temperatuurstijging van het smeltwater?
Voor het verband tussen het zoutgehalte en de dichtheid van zout water noemt Jan http://us.mt.com Een andere informatiebron is www.csgnetwork.com/h2odenscalc.html Daarin wordt gesteld dat de dichtheid van zeewater sterker wordt beïnvloed door de temperatuur dan door het zoutgehalte (salinity, TDS is total dissolved solids). Deze bron bevat een "rekenmachine" waarmee de dichtheid van zeewater kan worden berekend bij gekozen waarden van de temperatuur en het zoutgehalte.

Verband tussen het zoutgehalte en de dichtheid
Jan stelde in "veranderend sg" op 04.07.2007: "het verband tussen zoutgehalte en soortelijke massa van (zout) water is verre van lineair". Dat valt tot aan een zoutgehalte van 5% toch wel mee? Lineaire regressie laat mijns inziens juist zien dat de waarden van us.mt.com zeer goed aansluiten bij een rechte grafiek. (Dichtheid in kg/L)=0,7155*(zoutgehalte in kg/kg)+0,998185 voor zoutgehalten 0.002; 0.004; 0.006; 0.008 ... 0.050 ofte wel 5%. Misschien bevat die tabel zelfs waarden die zijn berekend door uit te gaan van een lineair verband...
Overigens gaat Jan uit van zout water met een dichtheid van 1,0311 kg/L ofte wel water met 4,6% NaCl. Deze waarde is groter dan de grootste dichtheid in een open zee, volgens http://nl.wikipedia.org/wiki/Zeewater

Alternatief
In een alternatief voor Jans berekening PNG ben ik ervan uitgegaan dat er geen warmte-uitwisseling met de omgeving is. De benodigde warmte om het ijs om het smeltpunt te brengen, het ijs te smelten en het smeltwater op de eindtemperatuur te brengen, wordt alleen geleverd door afkoeling van het oorspronkelijke zoute water. Zo wordt de eindtemperatuur bepaald. Het zoutgehalte in de eindtoestand kan op Jans manier worden berekend. De dichtheid van de vloeistof in de eindtoestand volgt uit de berekende temperatuur en het zoutgehalte. Uit de dichtheid volgt het nieuwe afgelezen vloeistofniveau en ten slotte ook de niveaustijging. Gelet op de smeltwarmte van ijs moeten we dan niet beginnen met 1 kg ijs en 1 kg zout water, maar bij voorbeeld met 1 liter ijs en 7 liter zout water. Ook deze berekening wijst uit dat het afgelezen vloeistofniveau stijgt, hoewel minder dan volgens PNG.
Groeten,
Jaap Koole

Jan van de Velde
03 augustus 2007 om 21:57
Quote

Dag Jaap,

(even iets anders: ik kwam deze zeer waardevolle reactie van je geheel bij toeval tegen, op zoek naar iets anders. Voor hetzelfde geld had ik hem nooit gezien. Is er niet een manier om dit weer in de lijst met actuelere onderwerpen te krijgen, behalve de discussie post voor post naar een nieuw onderwerp te kopiëren?)

Ik ga nu niet veel verder op je reactie in overigens. Zo op het eerste gezicht heb je bijna ongetwijfeld gelijk in al je stellingen. Maar ik denk dat ik eens een regenachtige zondagmiddag ga afwachten om er nog eens lekker in te plonzen....

 Hij gaat op mijn "te doen" lijst..

Groet, Jan

 

 

Jaap Koole
03 augustus 2007 om 22:30
Quote

Dag Jan,
Ofschoon "geheel bij toeval" heb je mijn bijdrage toch al binnen twee uur gezien... niet slecht ;-)
Ik heb de gewoonte bij een bezoek aan de vraagbaak ook te klikken op "Laatste op" (zwarte letters in oranje balk). Dan komen de vragen waarop het laatst is gereageerd, bovenaan in de lijst. Van die mogelijkheid ben je ongetwijfeld op de hoogte?
Overigens is mijn reactie 10 in de eerste plaats bedoeld als een ondersteuning van je stelling dat het vloeistofniveau stijgt indien ijs smelt in zout water. Mijn kanttekeningen betreffen "tweede-orde-aspecten", waarvoor desgewenst een rekenblad beschikbaar is.
Groeten, Jaap Koole

Peter Wessels
05 februari 2009 om 10:55
Quote
smelten poolkappen.

Een ijsberg steekt voor 10% boven de zeespiegel uit 90% ligt in zee en neemt dus ruimte in.
Natuur ijs bevat meer lucht(bellen) dan de ijsblokjes in de vriezer.
Dus van deze 100% ijs blijft er na het smelten misschien maar 80% water over.
De gletsjers nemen af waardoor er meer water naar de zee gaat, maar door het opwarmen van de Aarde valt er weer meer regen op het land.
Al met al kan de zeespiegel wel eens met meters dalen.

De natuur heeft meer invloed op het klimaat dan de mens het is een nieuw speeltje geworden van regeringen en actiegroepen.

65 miljoen jaar geleden was er 2 tot 3 keer meer CO2 in de lucht als nu met al die fabrieken en auto`s.

Ook het uiteen drijven van de landplateau`s heeft veel meer invloed op het klimaat, veranderen van golfstromen en passatwinden.
Jan van de Velde
05 februari 2009 om 16:22
Quote

Dag Peter,

Gelieve geen politieke kletspraatjes op te hangen aan onjuiste natuurkunde.

Luchtbellen in ijsbergen hebben geen enkele invloed op het zeeniveau, en smeltende gletsjers wel degelijk, want de totale hoeveelheid water die de atmosfeer in dampvorm kan bevatten is vrijwel verwaarloosbaar.

Dus zolang je niet weet waar je het over hebt, hou je beter  gewoon je mond.

Groet, Jan van de Velde
Moderator natuurkunde.nl

The princess
05 oktober 2009 om 18:37
Quote
Als 80% van het ijs op de wereld land ijs is en dit allemaal smelt. dan gaat de zeespiegel toch juist heel veel stijgen? Dit stroomt toch allemaal in het zeewater, omdat dit ijs boven de zeespiegel ligt?
Jan van de Velde
05 oktober 2009 om 19:06
Quote
Dag  Princess,

Ja. Dat zal niet van de ene dag op de andere gaan, maar de schatting is dat áls ál het landijs zou smeltyen, dat dan de zeespiegel ongeveer 70 meter zou stijgen. Daar zijn geen dijken tegen te bouwen, dus dan blijft er van Nederland (en van heel veel meestal dichtbevolkte kustgebieden op de wereld) niet veel over.

Groet, Jan
joop
01 januari 2010 om 21:59
Quote

is er in een ijsschots zout te vinden
of is de ijsschots zoet?

Jan van de Velde
01 januari 2010 om 22:56
Quote
Dag Joop,

Goeie vraag, en een heel verhaal om uit te leggen, want zo heel zwart-wit is dit niet. In een schots vers zeeijs is volop zout te vinden. In oud zeeijs vind je bijna geen zout meer.

Zeeijs vormt zich namelijk op een iets andere manier dan zoetwaterijs. Het gekke van (zoet) water is dat het een maximale dichtheid heeft als het een temperatuur van 4°C heeft. Water dat de 0°C begint te naderen drijft dus bovenop, koelt daardoor sneller af en kan vlot zo'n mooie ijsvlakte vormen.
In zeewater gaat dat wat anders. Zodra zich daar ijsnaalden beginnen te vormen wordt er zout uitgeperst (er worden géén zoutdeeltjes opgenomen in het ijskristal). Het omringende ijskoude water wordt dus zouter, krijgt daardoor een hogere dichtheid en zakt weg. IJsvorming gaat dus niet zo vlot. De ijsnaalden blijven wat ronddobberen, en vriezen uiteindelijk wel aan elkaar vast, maar druppels zout water worden onvermijdelijk ingesloten. Watermoleculen uit zo'n zoutwaterdruppeltje vriezen wel vast aan de naalden, maar dit gaat niet door tot je "droog" zout overhebt. Zout heeft namelijk een vriespuntsverlagend effect, en hoe geconcentreerder de oplossing, hoe sterker dat effect. De zoutwaterdruppeltjes worden dus hoogstens kleiner en geconcentreerder.

Omdat de onderkant van zo'n zich vormende ijsschots in contact blijft met minder koud water,vreten die zoutwaterdruppeltjes zich op den duur een weg naar beneden. In de loop van de tijd wordt de zeeijsschots dus zoeter en zoeter. Na een paar jaar heb je zo goed als zoutloos ijs over.

Als je Engels in orde is heb je hier nog een mooie site waar ze dat nog heel wat beter uitleggen dan ik:

http://www.eoearth.org/article/sea_ice

Duidelijk zo?

Groet, Jan
Jaimy
01 maart 2010 om 17:31
Quote

Beste mensen,

De angst voor het stijgen van het gemiddelde waterniveau komt niet alleen voort uit het smelten van ijsbergen! Voornamelijk gletchers en smeltend ijs wat OP LAND ligt en zich naar de zee verplaatst zorgt voor miljoenen liters water!

Als laatste wil ik nog even zeggen:

Water is de enige vloeistof die UITZET als het bevriest! Dit komt omdat er waterstofbruggen worden gevormd  die een bepaalde structuur aannemen die groter is dan dan die van water in de vloeibare vorm! De rest van het verhaaltje is nog wel te vinden op internet!

M.v.g,

Jaimy

Plaats een reactie:


Bijlagen:

+ Bijlage toevoegen

Bevestig dat je geen robot bent door de onderstaande letters of cijfers over te typen: