Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde onderwijs in het voortgezet onderwijs.
Warm water op de bevroren autoruit
Bron: NRC Next, 19 januari 2010.
Regelmatig waarschuwt een overbuurman NRC Next journaliste Josette Götz als ze warm water over de autoruit giet. Josette wil dan namelijk haar autoruit ijsvrij maken. Maar haar overbuurman waarschuwt direct dat de autoruit kan breken.
Götz vraagt zich hoe mensen op dit idee komen. In de vijftien jaar, dat zij warm water gebruikt heeft zij geen enkel probleem gehad met barstjes of schade aan de autoruit.
Ze moet altijd geluk hebben gehad volgens een medewerker van het glaszetbedrijf Carglass. De medewerker verklaart dat een klein barstje als gevolg van het warme water de hele ruit kan doen breken. Dergelijke barstjes en beschadigingen hoeven helemaal niet zichtbaar te zijn, maar een gebroken ruit moet volledig vervangen worden. Kosten hiervan kunnen toenemen tot meer dan duizend euro.
Toine Arts verklaart als natuurkundige van de Universiteit Utrecht dat er geen problemen opduiken als de autoruit in zijn geheel warm zou zijn. Het gaat pas mis als er lokaal grote temperatuurverschillen optreden.
Volgens Arts zetten de verwarmde plekken uit, vergelijkbaar met een jampot die je niet open kan krijgen. Maar als de deksel verwarmd wordt, zal hij uitzetten. Hierdoor krijg je de jampot gemakkelijker open.
Een ruit hierentegen wordt niet in zijn geheel verwarmd, en de verwarmde stukken kunnen niet uitzetten. De koude stukken zitten in de weg, met interne spanningen in het ruit als gevolg. Bij een verhoging van die spanningen kan de autoruit in kleine stukjes breken.
Daarom het advies aan automobilisten om geen warm water over de ruiten te gooien. Ouderwets krabben is volgens Carglass het beste. Je mag de verwarming in de auto daarbij aanzetten. Een alternatieve en goede manier om de autoruiten sneeuwvrij te houden, is de volgende: In de vooravond de autoruiten bedekken. Je kan hiervoor karton gebruiken. Het glas van het autoruit moet dan wel goed schoon en droog zijn. Zo niet, dan staat s’ochtends het karwei te wachten om het karton van het ruit te krabben.
Vragen en opdrachten
In de nrc next van 19 januari 2010 staat deze vraag van Josette Götz.
a) Waardoor kan de ruit breken als je er warm water op giet?
b) Waardoor breekt de ruit niet, indien deze in zijn geheel gelijkmatig wordt verhit?
Daar staat tegenover, dat een autoruit heel wat interne krachten kan hebben als je 's winters door lucht van –10 °C rijdt terwijl binnen een hete luchtstroom op de voorruit gericht is.
c) Waardoor bouwt zich in deze richting (dwars op de ruit) niet zo'n grote kracht op als in de richting langs het oppervlak van de ruit?
d) Wat is het verschil in het effect van een warme luchtstroom en van een warme waterstroom van dezelfde temperatuur?
e) Wat is je eindconclusie: Mag het of mag het niet? Geef ook argumenten.
Uitwerking vraag (a)
Door plaatselijke uitzetting treden er interne krachten op in het glas. Indien het glas reeds kleine beschadigingen heeft, kan het breken.
Uitwerking vraag (b)
Omdat de ruit in rubber is gevat. Er is dus speling aan alle kanten.
Uitwerking vraag (c)
Over een kleine afstand is de uitzetting ook kleiner. Bovendien kan het glas in deze richting vrij in de lucht uitzetten.
Uitwerking vraag (d)
De warme waterstroom kan in korte tijd veel meer warmte overdragen omdat de soortelijke warmte van water veel groter is dan die van lucht.
Uitwerking vraag (e)
Het mag niet omdat de kans op breuk groter is.
Meer opgaven van de redactie van Exaktueel kunt u hier vinden.
