De lage temperaturen in de winter kunnen voor veel plezier zorgen. Als er sneeuw ligt kan de winterpret beginnen en hebben kinderen de grootste lol en vermaken zich uren buiten. Helaas staat niet iedereen te springen om deze winterpret, want er wordt ook gewaarschuwd voor gladheid.

Om dit gevaar te voorkomen, zijn er elk jaar bergen en bergen met zout nodig. Deze maand is er alleen al 4,5 miljoen kilo zout gestrooid in Nederland! In het donker worden de kleine witte korrels met grote strooiwagens over het wegdek verspreid. Dat komt doordat zoutwater een lager vriespunt heeft dan water zonder zout. Door zout op de weg te strooien, neemt het water dat op de weg komt (door regen- of sneeuwbuien) het zout op. Hierdoor zal het minder snel bevriezen en voorkomt het dat er een ijslaag op het wegdek vormt.

Proefjes voor verschillende leeftijden

Voor de onderbouw kun je de leerlingen de hoeveelheid water vergelijken of de temperatuur van het water meten en vergelijken. Voor de bovenbouw kun je de leerlingen de temperatuur van de twee glazen tijdens de proef laten noteren, bijvoorbeeld:

  • Wat gebeurt er met het ijs?
  • Wat gebeurt er met het water?
  • Wat gebeurt er als je meer of minder zout gebruikt?
  • Werkt dit ook als je peper gebruikt?

Het effect van zout op ijs: Een diepere duik

Doordat het ijs in een warmere omgeving staat, zal het gaan smelten. Hiervoor heeft het ijs energie in de vorm van warmte nodig. De warmte haalt het ijs uit de omgeving. Daardoor wordt het glas en het water dat je in het glas hebt gedaan kouder. In het glas zonder zout kan het ijs alleen warmte gebruiken tot het water in het glas 0°C is. Als de temperatuur van het water lager zou zijn, zal het water bevriezen tot ijs. In het glas met zout zal het water bij een lagere temperatuur bevriezen, omdat het vriespunt door het zout is verlaagd. Hier kan het ijs dus meer warmte uit het water gebruiken en zal er meer ijs in deze beker smelten. Ook de temperatuur van het water in dit glas zal dus lager zijn.

Als het ijs gesmolten is, kun je de bekers in de vriezer zetten. Je zult zien dat het zoute water minder snel bevriest dan het water zonder zout. Is een deel van het water bevroren? Als het ijs net uit de vriezer komt is het nog erg koud. De waterdruppels zullen in principe vastvriezen. In eerste instantie dooit het ijs op de plaats waar het zout wordt gestrooid. Het zout zal aan het oppervlak van het ijs oplossen in het water, waarbij warmte vrijkomt die voldoende is om het ijs op die plaats te laten smelten.

Het hele ijsblokje wordt niet genoeg opgewarmd door het zout om zoveel op te warmen dat het gaat smelten. Door de koude van het ijs zullen de waterdruppels vastvriezen. Je kunt deze proef vergelijken met het gebruiken van strooizout en ijzelen.

Proef: Hangend ijsklontje

Met dit proefje kun je een ijsklontje aan een draadje laten hangen!

  1. Maak het draadje nat onder de kraan.
  2. Leg het ijsklontje in een schaaltje. Leg het midden van het draadje op het ijsklontje.
  3. Strooi wat zout op een schoteltje. Pak tussen je vingers een beetje zout een strooi het op het draadje en ijsklontje.
  4. Wacht 1 minuut.
  5. Pak het draadje aan beide kanten en til het draadje op. Wat gebeurt er?

Normaal bevriest water bij 0°C, het ijsklontje is dus 0°C. Zout water bevriest bij een temperatuur lager dan 0°C. Het water rondom het zout op het ijsklontje is 0°C en gaat smelten. Het smelten van ijs kost energie. Warmte is een vorm van energie. Om te smelten haalt het ijs warmte uit het zoute water en zo daalt de temperatuur van het zoute water. Onder en binnenin het draadje zit geen zout.

Meer leuke proefjes met sneeuw en ijs

Er zijn heel veel leuke proefjes te doen met sneeuw! Hier zijn een paar voorbeelden:

  • Hoeveel water zit er in sneeuw? Vul een glas met sneeuw en laat het smelten. Meet hoeveel water er overblijft.
  • Smeltsnelheid: Vergelijk hoe snel sneeuw smelt in de klas versus op de verwarming.
  • Time-lapse van smeltende sneeuw: Maak een filmpje met een iPad van smeltende sneeuw.
  • Sneeuw vs. ijsklontjes: Vergelijk het smelten van sneeuw en ijsklontjes.
  • IJs met zout vs. ijs zonder zout: Onderzoek welk ijs sneller smelt.
  • Ijsbellen blazen: Maak ijsbellen met suikersiroop en afwasmiddel.
  • Bevroren dier: Stop een speelgoeddier in een bakje met water en laat het buiten bevriezen.

Simpele winterse proefjes

  1. Ballon experiment: Blaas een ballon op en observeer hoe de grootte verandert bij verschillende temperaturen.
  2. Sneeuw temperatuur meten: Meet de temperatuur van sneeuw over tijd.
  3. Sneeuwballen wegen: Maak sneeuwballen en weeg ze om gewicht te vergelijken.
  4. Ijsklontje optillen met touw en zout: Laat een ijsklontje met een touw vastvriezen door zout te gebruiken.
  5. Bevroren banaan: Vries een banaan buiten in en gebruik hem als hamer.

Extra experimenten met ijs en water

  • Je kunt water in de vriezer bewaren. Het water wordt dan vanzelf ijs.
  • Je kunt water ook een kleurtje geven. Als de fles in de vriezer ligt, dan koelt het water af. Het ijs begint aan de buitenkant van de fles en groeit langzaam naar binnen. De kleurstof past niet goed tussen de kleine deeltjes van het ijs. Daarom wordt de kleurstof naar binnen gedrukt.

De wetenschap achter ijs

Water bestaat uit kleine deeltjes en die heten moleculen. Tijdens het bevriezen vormen de moleculen een structuur. De moleculen gaan in vaste patronen op elkaar liggen. Dit noem je ook wel een kristalstructuur. Als de fles in de vriezer ligt, dan koelt het water van buiten naar binnen af. Het eerste bevriest het water aan de buitenkant, als laatste binnenin. Dat komt doordat de warmte het snelste weg kan aan de buitenkant van de fles.

In de kristalstructuur is geen plek voor de kleurstof. Daarom wordt de kleurstof weggeduwd. In het begin kan de kleurstof alleen nog naar binnen. Als het uiteindelijk maar koud genoeg is, kan ook het binnenste van de fles met kleurstof en al bevriezen. De kleurstof zit dan opgesloten in de kristalstructuur.

Dichtheid: IJs, water en olie

De kleine druppeltjes op de fles zijn waterdruppeltjes. Als je ijsklontjes in een glas met water doet, dan blijven ze drijven. Een ijsklontje blijft drijven op olie omdat het lichter is dan olie. Als een ijs smelt, dan krimpt het een beetje, waardoor het zwaarder wordt. Als je water (H2O) bevriest dan zet het uit. Bevroren water (ijs) heeft daardoor een kleinere dichtheid dan vloeibaar water.

De dichtheid van een stof is de massa per volume (ρ = m / V). Niet elke stof heeft dezelfde dichtheid. IJs heeft een kleinere dichtheid dan olie en water, waardoor ijs zowel op olie als op water blijft drijven. Olie heeft een kleinere dichtheid dan water, waardoor olie op water blijft drijven.

De vloeistoffen olie en water mengen niet, omdat de waterdeeltjes zo hard aan elkaar trekken dat ze de oliedeeltjes ertussenuit duwen. Als het bevroren water smelt, dan wordt de dichtheid groter. De dichtheid is vóór het smelten kleiner dan die van olie, maar na het smelten groter.

IJs en zout: Het vriespunt verlagen

Als je water in de diepvries doet dan wordt het ijs. Hierdoor kun je ijsklontjes maken om drinken te koelen. Maar het ijs smelt als het in een drankje zit, langzaam wordt het weer water. Als het ijs net uit de vriezer komt is het nog erg koud. De waterdruppels zullen in principe vastvriezen. In eerste instantie dooit het ijs op de plaats waar het zout wordt gestrooid. Het zout zal aan het oppervlak van het ijs oplossen in het water, waarbij warmte vrijkomt die voldoende is om het ijs op die plaats te laten smelten.

Het water in de beker met het zout krijgt een veel lagere temperatuur dan het water zonder zout. Als je zout oplost in water, verlaag je de temperatuur waarop water bevriest. Deze temperatuur noemen scheikundigen het vriespunt van water. Normaal bevriest water bij 0°C. Doordat het ijs niet meer in de vriezer zit, gaat het ijs smelten. Het smelten van ijs kost energie. Warmte is een vorm van energie. Om te smelten haalt het ijs dus warmte uit het water en zo daalt de temperatuur van het water. Het water zonder zout kan echter niet kouder worden dan 0°C, want dan bevriest het water weer. Het water met zout bevriest niet bij 0°C en kan daarom wel kouder worden dan 0°C. Hoe meer zout je in het water doet hoe lager het vriespunt wordt.

Door met zout te strooien op de weg of straat, zorgt zout ervoor dat het heel erg koud moet worden voor het water op de weg bevriest tot ijs. De weg of straat verandert dus niet meteen in een ijsbaan als het vriest in Nederland. Het woord pekel wordt gebruikt voor een oplossing van water en zout. Kaasmakers gebruiken pekel tijdens het maken van kaas. De kaas gaat in de pekel (een zoutbad) voor betere houdbaarheid, smaak, en stevigheid. De strooiwagens in de winter zorgen voor zout water op de weg.

Zelf ijs maken met zout

Zet een bakje met slagroom en vanillesuiker in de beker met het ijs-zoutwatermengsel en roer goed. Je zal zien dat het na een tijdje bevriest.

labels:

Zie ook: