Archief - ρ-ijs > ρ-water? (ρ=massadichtheid)

RandomHero · 29 sep 2011

Water zet inderdaad uit als het bevriest, wat er ook voor zorgt dat p-ijs < p-water; volume wordt groter, massa blijft gelijk, p wordt kleiner.
Door dit drijven ijsbergen op het water ipv zinken, wat je bij de meeste andere materialen zou verwachten; de meeste materialen nemen toe in massadichtheid bij het afkoelen.
Welke gevolgen nu?
Intuïtief zou ik zeggen dat materie met een dalende massadichtheid zal stijgen en materie met stijgende massadichtheid zal dalen (spreek dan over gassen en vloeistoffen).
Dus in onze atmosfeer (voornamelijk gas) zal warme lucht stijgen en koude lucht dalen.
Dus in onze zeeën (water) zal koud water stijgen en warm water dalen. Juist tegengesteld aan de atmosfeer.

Ben hier niet 100% zeker van misschien kan iemand even bevestigen?

Hierop verder bouwend kunnen we afleiden dat zeeën gelijkmatig opwarmen wat voor het "zachtere" zee klimaat zorgt enzo

SavaB · 29 sep 2011

RandomHero zei:
Water zet inderdaad uit als het bevriest, wat er ook voor zorgt dat p-ijs < p-water; volume wordt groter, massa blijft gelijk, p wordt kleiner.
Door dit drijven ijsbergen op het water ipv zinken, wat je bij de meeste andere materialen zou verwachten; de meeste materialen nemen toe in massadichtheid bij het afkoelen.
Welke gevolgen nu?
Intuïtief zou ik zeggen dat materie met een dalende massadichtheid zal stijgen en materie met stijgende massadichtheid zal dalen (spreek dan over gassen en vloeistoffen).
Dus in onze atmosfeer (voornamelijk gas) zal warme lucht stijgen en koude lucht dalen.
Dus in onze zeeën (water) zal koud water stijgen en warm water dalen. Juist tegengesteld aan de atmosfeer.

Ben hier niet 100% zeker van misschien kan iemand even bevestigen?

Hierop verder bouwend kunnen we afleiden dat zeeën gelijkmatig opwarmen wat voor het "zachtere" zee klimaat zorgt enzo

zoals hierboven reeds aangehaald, heeft water de grootste massadichtheid op 4°C. Dat houdt dus in dat warm water een kleinere dichtheid heeft, en dus zal stijgen tov koud(er) water.
Natuurlijk voor water kouder dan 4°C heb je gelijk.

Gonzo the Great · 14 okt 2011

Als het ijs kan zinken aan de polen, zal dat wel invloed hebben op de zeestromingen die er oa voor zorgen dat wij een zachter klimaat hebben dan de oostkust van Canada, terwijl we even noordelijk liggen. Anderzijds kunt ge dan wel heel veel ijs in uwe cola doen, en er toch nog gemakkelijk van drinken zonder e rietje.

Oli4V · 14 okt 2011

Volgens mij zou er dan meer land zijn, maar zou het wel kouder zijn, ijs heeft een grotere dichtheid, dus dan zou het water dichter op mekaar zitten als het bevroren is.

Benjamin · 14 okt 2011

Veel relevanter vind ik de vraag hoe het komt dat water een hogere dichtheid heeft dan ijs, bij andere stoffen is het juist andersom. Ik weet dat het met de waterstofbruggen te maken heeft maar de details ken ik ook niet.

successor · 14 okt 2011

Wanneer water zich zou gedragen als de meeste andere stoffen : vast met de grootste dichtheid, dan zou het meeste zeeleven ophouden te bestaan.

IJs zou zich vormen op de bodem van meren en zeën, niet op de bovenkant zoals nu. Het zou geen afschermende, isolerende laag vormen op watermassa's. Resultaat : alles bevriest sneller.

De laag "warm" water (van 4°c of daarrond) verdwijnt, en de meeste vissen zouden een winter niet overleven. Ze zouden namelijk bevriezen.

Ik denk dat de wereld zoals wij ze nu kennen veel van zijn vorm te danken heeft aan het feit dat de massadichtheid van ijs lager is dan die van water.

KnightOfCydonia · 14 okt 2011

Ik vind dit op zich wel een zeer interessante vraag, ik had er alleszins nog nooit echt ver over nagedacht.

Anderzijds de vraag is ook als water een dermate andere fundamentele structuur zou hebben zodat dit dichtheidsverschil zich zou omkeren, water ook niet een heel aantal andere eigenschappen zou verliezen die het tot zo'n interessante/noodzakelijke molecule voor leven hebben gemaakt.

Silmarunya · 14 okt 2011

Benjamin zei:
Veel relevanter vind ik de vraag hoe het komt dat water een hogere dichtheid heeft dan ijs, bij andere stoffen is het juist andersom. Ik weet dat het met de waterstofbruggen te maken heeft maar de details ken ik ook niet.

Als ik me niet vergis ligt het aan de vorm die deze waterstofbruggen aannemen. Teken eens op een blaadje papier een paar H2O-moleculen in waterfase: niets aan de hand, gewoon moleculen die vrij dicht bij elkaar 'rondzweven'.

Schik ze nu eens in een mooie structuur met zoveel mogelijk waterstofbruggen. Dat geeft een soort raster van regelmatige veelhoeken (8-hoeken?), te vergelijken met een honingraat. Er is dus een enorme lege oppervlakte binnenin elke veelhoek, waardoor ijs vrij sterk uitzet bij het bevriezen. Vergelijk dit met de veel strakkere roosters van de meeste andere moleculen en je hebt je verklaring.

Bij verwarming daalt de dichtheid uiteraard door de hogere kinetische energie. De optimale balans tussen kinetische energie en efficiënte schikking van moleculen ligt blijkbaar bij 4°C voor water.

Don't shoot me if I'm wrong, het is al even geleden

Dr_Pill · 17 okt 2011

H2O zou normaal een tetraeder vormen met 109,5°.Nu door die 2 vrije elektronparen op het O-atoom,die dichter bij O liggen doordat ze niet binden met H,is die tetraeder samengedrukt tot 104°.
Dus dat leidt tot een sterkere dipool (afstand kleiner) en sterkere H-bruggen tussen H2O moleculen onderling, en dus kleinere afstanden.Als water bevriest,wordt er energie onttrokken uit het systeem,de H-bruggen worden zwakker,en dus langer,de polarisatie minder, en de tetraeder klapt een beetje open tot dichter naar zijn ideale waarde.
Hierdoor zet ijs uit?
Kan allemaal zever zijn dat ik hier nu ophoest

Iemand mag mij gerust verbeteren.

Nu om op het topic terug te komen, als ijs grotere dichtheid zou hebben dan water,zouden er geen ijskappen zijn,zou het krimpen bij het bevriezen,eigenlijk zou alles gelden zoals voor normale materialen.

Een normaal materiaal bevriest als je de druk verhoogt,maar ijs smelt dan.
Sneeuwballen rollen zou dus onmogelijk zijn, want je smelt de sneeuw tijdens het rollen en het zal terug opeenpakken als je geen druk meer toevoegt(opnieuw bevriezen), dat zou dus onmogelijk zijn mocht ijs niet smelten als je de druk verhoogt.

Silmarunya · 17 okt 2011

Dr_Pill zei:
H2O zou normaal een tetraeder vormen met 109,5°.Nu door die 2 vrije elektronparen op het O-atoom,die dichter bij O liggen doordat ze niet binden met H,is die tetraeder samengedrukt tot 104°.
Dus dat leidt tot een sterkere dipool (afstand kleiner) en sterkere H-bruggen tussen H2O moleculen onderling, en dus kleinere afstanden.Als water bevriest,wordt er energie onttrokken uit het systeem,de H-bruggen worden zwakker,en dus langer,de polarisatie minder, en de tetraeder klapt een beetje open tot dichter naar zijn ideale waarde.
Hierdoor zet ijs uit?
Kan allemaal zever zijn dat ik hier nu ophoest Iemand mag mij gerust verbeteren.

Nu om op het topic terug te komen, als ijs grotere dichtheid zou hebben dan water,zouden er geen ijskappen zijn,zou het krimpen bij het bevriezen,eigenlijk zou alles gelden zoals voor normale materialen.

Een normaal materiaal bevriest als je de druk verhoogt,maar ijs smelt dan.
Sneeuwballen rollen zou dus onmogelijk zijn, want je smelt de sneeuw tijdens het rollen en het zal terug opeenpakken als je geen druk meer toevoegt(opnieuw bevriezen), dat zou dus onmogelijk zijn mocht ijs niet smelten als je de druk verhoogt.

Zou me vreemd lijken dat dat zo'n grote impact heeft en zou dat bovendien niet voor veel meer stoffen moeten gelden? Er zijn veel stoffen met het fenomeen dat jij beschrijft en die toch het 'normale' patroon volgen als ik me niet vergis. Even verder zoeken.

EDIT: blijkbaar zat ik in de goede richting:

An unusual property of ice frozen at atmospheric pressure is that the solid is approximately 9% less dense than liquid water. The density of ice is 0.9167 g/cm³ at 0°C, whereas water has a density of 0.9998 g/cm³ at the same temperature. Liquid water is densest, essentially 1.00 g/cm³, at 4°C and becomes less dense as the water molecules begin to form the hexagonal crystals[2] of ice as the freezing point is reached. This is due to hydrogen bonding dominating the intermolecular forces, which results in a packing of molecules less compact in the solid. Density of ice increases slightly with decreasing temperature and has a value of 0.9340 g/cm³ at −180 °C (93 K).

Dit volgens wikipedia...

heheheh · 17 okt 2011

http://lh6.ggpht.com/_Dy0ZkxgRjL4/TQ_oSRzxyWI/AAAAAAAAaTA/R4RMikS9QYA/image_thumb%5B14%5D.png

Hier zie je duidelijk dat er tussen de moleculen holtes ontstaan door de h-bruggen, waardoor de dichtheid daalt.

Dennoman · 17 okt 2011

Zonder even de reacties gelezen te hebben, pure gok van een wetenschapsleek: is het niet logisch dat de dichtheid daalt aangezien ijs uitzet? Meer volume voor dezelfde massa = minder dichtheid?

Een vrij logisch gevolg van ijs dat zwaarder is dan water zou dan denk ik zijn dat de Noordpool niet zou kunnen bestaan, of toch niet in de huidige vorm? Of is die stelling compleet idioot

KnightOfCydonia · 17 okt 2011

Dennoman zei:
Zonder even de reacties gelezen te hebben, pure gok van een wetenschapsleek: is het niet logisch dat de dichtheid daalt aangezien ijs uitzet? Meer volume voor dezelfde massa = minder dichtheid?

Het lijkt natuurlijk "logisch" als je de vraag gewoon herformuleert.

Het is simpelweg bijzonder bij water dat de dichtheid daalt bij de overgang van vloeistof naar vast, omdat dit bij de meeste andere stoffen (er zijn wel nog uitzonderingen) net het omgekeerde gebeurt.

Dr_Pill · 17 okt 2011

Silmarunya zei:
Zou me vreemd lijken dat dat zo'n grote impact heeft en zou dat bovendien niet voor veel meer stoffen moeten gelden? Er zijn veel stoffen met het fenomeen dat jij beschrijft en die toch het 'normale' patroon volgen als ik me niet vergis. Even verder zoeken.

EDIT: blijkbaar zat ik in de goede richting:

An unusual property of ice frozen at atmospheric pressure is that the solid is approximately 9% less dense than liquid water. The density of ice is 0.9167 g/cm³ at 0°C, whereas water has a density of 0.9998 g/cm³ at the same temperature. Liquid water is densest, essentially 1.00 g/cm³, at 4°C and becomes less dense as the water molecules begin to form the hexagonal crystals[2] of ice as the freezing point is reached. This is due to hydrogen bonding dominating the intermolecular forces, which results in a packing of molecules less compact in the solid. Density of ice increases slightly with decreasing temperature and has a value of 0.9340 g/cm³ at −180 °C (93 K).

Dit volgens wikipedia...

This is due to hydrogen bonding dominating the intermolecular forces, which results in a packing of molecules less compact in the solid.

Dat zeg ik toch? In water zijn H-bruggen sterker en dus korter,in ijs minder sterk en langer, dat is mijn gedacht.

Benjamin · 18 okt 2011

Dennoman zei:
Zonder even de reacties gelezen te hebben, pure gok van een wetenschapsleek: is het niet logisch dat de dichtheid daalt aangezien ijs uitzet? Meer volume voor dezelfde massa = minder dichtheid?

Dat is heel erg logisch (en voor zo ver ik het als iets minder grote leek kan beoordelen correct) maar het is juist niet logisch dat ijs uitzet wanneer het van de vloeibare fase overgaat naar de vaste fase. Water vormt hiermee een zeer grote uitzondering: andere stoffen krimpen juist bij die overgang en krijgen een grotere dichtheid.

Het lijkt mij dat dat plaatje wat hehe post inderdaad deze bijzondere eigenschap verklaart.

Een vrij logisch gevolg van ijs dat zwaarder is dan water zou dan denk ik zijn dat de Noordpool niet zou kunnen bestaan, of toch niet in de huidige vorm? Of is die stelling compleet idioot

Als ijs een grotere dichtheid zou hebben dan water dan zou het water drijven op het ijs in plaats van dat het ijs drijft op het water.
Een gevolg wat zo even bij mijn opkomt: bevroren oceanen met daarop een laag water in plaats van vloeibare oceanen met daarop een isolerende laag ijs (dankzij welke het water daaronder niet bevries ondanks de lage temperatuur en dankzij welke dus veel dieren en planten kunnen leven).
Alleen daarom al lijkt het leven op aarde voor zoogdieren mij erg lastig, zo niet onmogelijk als ijs een grotere dichtheid dan water zou hebben. Maar ik heb nu eigenlijk iets gedaan wat tegen mijn principes is: een snotneus helpen met zijn huiswerk.

Tr1ploid · 18 okt 2011

Het is dus inderdaad zo dat door de ruimtelijke ordening van watermoleculen met waterstofbruggen er meer ruimte tussen de moleculen zit. Waarom dit dan nog zo veel verschilt bij water en ijs ligt aan het volgende:
Er worden in ijs gewoon veel meer waterstofbruggen gevormd dan in water, simpelweg omdat in ijs de watermoleculen op zich minder kinetische energie hebben (aka temperatuur) en dus minder gemakkelijk van elkaar kunnen 'ontsnappen'.

Of die lengte van die waterstofbruggen verandert als gevolg van de temperatuur weet ik niet, maar ik denk dat dat alleszins geen grote invloed heeft.

Dr_Pill · 18 okt 2011

Ja ijs is een hexagonaal rooster, maar wat is dan de structuur van water an sich.
Geheel random is het zeker niet.
Waarom vormt ijs een hexagonaal rooster, en vloeibaar water niet, want de aard van de bindingen is hetzelfde...
Je zou toch verwachten dat een rooster meer compacter is dan een ongeordende structuur, wat in dit geval niet het geval.

Dr_Pill · 18 okt 2011

Tr1ploid zei:
Er worden in ijs gewoon veel meer waterstofbruggen gevormd dan in water, simpelweg omdat de watermoleculen op zich minder kinetische energie hebben (aka temperatuur) en dus minder gemakkelijk van elkaar kunnen 'ontsnappen'.

Of die lengte van die waterstofbruggen verandert als gevolg van de temperatuur weet ik niet, maar ik denk dat dat alleszins geen grote invloed heeft.

Ok, ja.Dat is wel een aannemelijke verklaring

Archief - ρ-ijs > ρ-water? (ρ=massadichtheid)

RandomHero

Legacy Member

SavaB

Legacy Member

Gonzo the Great

Legacy Member

Oli4V

Legacy Member

Benjamin

Legacy Member

successor

Legacy Member

KnightOfCydonia

Legacy Member

Silmarunya

Legacy Member

Dr_Pill

Legacy Member

Silmarunya

Legacy Member

heheheh

Legacy Member

Dennoman

Legacy Member

KnightOfCydonia

Legacy Member

Dr_Pill

Legacy Member

Benjamin

Legacy Member

Tr1ploid

Legacy Member

Dr_Pill

Legacy Member

Dr_Pill

Legacy Member