Wat is Onderkoeling, oververhitting? — Natuurkunde

Definitie 25.14 Universitaire natuurkunde — jaar 1 · Hoofdstuk 25 — Faseovergangen van een zuivere stof

Een fase kan voorbij haar evenwichtsgrens blijven bestaan: vloeibaar water dat onder $0{}^{\circ}\mathrm{C}$ wordt gekoeld zonder te bevriezen (onderkoeling), boven zijn kookpunt wordt verhit zonder te koken (oververhitting), damp die voorbij $P_s$ wordt samengeperst zonder te condenseren (oververzadiging). Zulke metastabiele toestanden vergen de afwezigheid van plaatsen voor kiemvorming — stof, krassen, opgelost gas, ijskristallen — waarop de nieuwe fase kan beginnen; een verstoring kantelt ze plotseling en onomkeerbaar naar het evenwicht.

Voorbeelden

Voorbeeld 25.15 (De onderkoelde fles)

Stilstaand water van $-8{}^{\circ}\mathrm{C}$ in een schone fles, aangetikt: er schieten ijskristallen doorheen en de temperatuur springt naar $0{}^{\circ}\mathrm{C}$ . Het proces is adiabatisch en snel, dus bevriest de voelbare warmte $c\,\Delta T$ een fractie $x = c\,\Delta T/L_f = 4.18 \times 8/334 = 0.10$ van het water; de geproduceerde entropie, $c\ln(273/265) - xL_f/273 = 124 - 122 = +2\,\mathrm{J}/(\mathrm{kg}\,\mathrm{K})$ , is positief zoals het moet. Wolken zitten vol onderkoelde druppels tot $-40{}^{\circ}\mathrm{C}$ ; ijsafzetting op vliegtuigen en het bezaaien van wolken maken er beide gebruik van.

Lees in het hoofdstuk →

Voorbeelden

Verwante begrippen