Proef 2.2.2a Water koken

Je hebt nodig:

• Thermometer
• Waterkoker of glazen beker op driepoot met gasbrander

Proef:

Verwarm het water en lees af en toe de thermometer af. Laat de leerlingen door het venster in de waterkoker kijken wat er in het water gebeurt. Zo kunnen ze zien dat je in het opwarmen van water tot het kookpunt verschillende fasen kunt onderscheiden:

• Fase 1: in het koude water gaan temperatuurverschillen optreden. Het verwarmde water stijgt omhoog. Daardoor ontstaat stroming in het water. Aan te tonen door een druppel inkt in het water te laten vallen.
• Fase 2: Boven de ca. 30 ^oC ontstaan belletjes die tegen de binnenwand aan plakken. In die belletjes zit lucht die in het water opgelost zat.
• Fase 3: het verwarmde water gaat (extra) verdampen. De damp condenseert tegen het bovenste deel van de waterkoker of het glas omdat dat nog koud is.
• Fase 4: De temperatuur stijgt boven 60 ^oC. Het water gaat ‘razen’. Er ontstaat geluid omdat de luchtbelletjes die in het water ontstaan gaan opstijgen en aan het wateroppervlak open springen
• Fase 5: het razen houdt op: alle lucht is uit het water verdwenen. De watertemperatuur is ongeveer 90 ^oC.
• Fase 6: er ontstaan belletjes bij het verwarmingselement of op de bodem van het glas. De belletjes laten los en worden kleiner als ze opstijgen en verdwijnen dan. De belletjes bestaan uit waterdamp. Het water kookt waar de belletjes ontstaan is 100 ^oC, maar hoger in het water is de temperatuur nog lager en daar condenseert de waterdamp weer.
• Fase 7: de waterdampbellen worden groter en bereiken het wateroppervlak: het water kookt en de temperatuur is overal 100 ^oC.
• Fase 8: als je blijft doorverwarmen stijgt de temperatuur van het water niet boven 100 ^oC. Wel gaat de verdamping steeds door zodat je steeds minder water overhoudt. Vloeibaar water kun je niet heter laten worden dan het kookpunt. Waterdamp kun je wel heter maken.

Sommige leerlingen kunnen bij deze proef de volgende twee denkbeelden naar voren brengen:

1. ‘Als je het water maar sterk genoeg verhit (bijvoorbeeld door er twee branders onder te zetten), zal de temperatuur boven de 100 ^oC stijgen.’ Dit is onjuist: de temperatuur van het kokende water (en de damp) blijft 100 ^oC (onder normale omstandigheden), tot al het water verdampt is. Daarna kan de temperatuur van de damp verhoogd worden tot boven de 100 ^oC.
    
2. ‘De stoom is heter dan het kokende water’. Dit is onjuist als het wordt opgevat als de temperatuur van de stoom is hoger dan de temperatuur van het kokende water. Immers, zowel de stoom als het water zijn 100 ^oC. Niettemin kan je je aan stoom meer branden dan aan het kokende water, omdat stoom van 100 ^oC per gram meer warmte bevat dan water van 100 ^oC: bij het condenseren van de stoom tot water van 100 ^oC wordt veel warmte aan je huid afgegeven. Daarna zal het gecondenseerde water van 100 ^oC nog warmte afgeven bij het afkoelen tot je lichaamstemperatuur.