Beste antwoord
Het vriespunt van een vloeistof is de temperatuur waarbij de vloeistof wordt omgezet in een vaste vorm, en het smeltpunt is de temperatuur waarbij de vaste stof weer vloeibaar wordt. Hoe kunnen ze NIET hetzelfde zijn?
Bij die exacte temperatuur heb je een evenwicht bereikt, waar hetzelfde aantal moleculen wordt omgezet in vaste vorm als in vloeibare vorm. Wat de fysieke reactie op de een of andere manier verschuift, is de verandering in enthalpie. Als er meer warmte uit het systeem wordt verwijderd, zal er bevriezing optreden en als er meer warmte aan het systeem wordt toegevoegd, zal er meer smelten optreden. Het is belangrijk dat je rekening houdt met de latente smeltwarmte, de hoeveelheid energie (warmte) die nodig is om van de ene fase naar de andere over te gaan.
Water kan bestaan bij 0 graden C, net als ijs. Normaal gesproken kost het slechts 1 calorie aan energie om de temperatuur van 1 gram water met één graad Celsius te veranderen. Niet zo bij het vriespunt / smeltpunt. Er zijn maar liefst 79,7 calorieën per gram nodig om vloeibaar water in ijs te veranderen of andersom.
Antwoord
Nou, je hebt gelijk over het feit dat de meeste objecten krimpen als ze bevriezen.
De reden waarom water uitzet als het bevriest, is vanwege de zeer eigenaardige vorm van een watermolecuul en ook vanwege de eigenschappen ervan.
Zoals je wellicht weet, is water H2O, en als je dat niet doet Ik weet niet hoe het eruit ziet, ze zien er zo uit
Nu heb ik die afbeelding gekozen om een heel eigenaardige reden. Zoals je kunt zien, is water een polair molecuul, wat betekent dat de elektrische lading niet gelijkmatig over de hele structuur is verdeeld. In dit geval, vanwege de hogere elektronegativiteit van de zuurstof (in feite heeft zuurstof de neiging elektronen aan te trekken, dus het trekt elektronen van de waterstof naar zich toe, en aangezien de vorm van een watermolecuul niet symmetrisch is over alle drie de assen, zal één kant meer negatief geladen zijn dan de andere, en de waterstofatomen zullen enigszins positief geladen zijn)
Dus hoe verhoudt dit zich tot waarom water uitzet als het bevriest?
Nou, zoals je ziet, in vloeibare vorm kunnen de watermoleculen op een chaotische manier om elkaar heen glijden (probeer een au-vorm te maken met de wijsvinger en duim van je linker- en rechterhand, en laat ze vrij rond elkaar glijden en roteren, dat verklaart dit soort dingen part)
Maar als het water bevriest, gebeurt dit
Zoals je kunt zien, vanwege de lading van het watermolecuul, het rangschikt zichzelf op een heel bijzondere manier, zodat de meer negatieve zuurstof de neiging heeft zichzelf te rangschikken in de richting van de dichtstbijzijnde hydroge n molecuul. Plots heb je al die enorme openingen tussen de watermoleculen die aanzienlijk bijdragen aan het totale volume van de structuur. De reden waarom dit soort uitlijning niet gebeurt in de vloeibare vorm van water is omdat deze intermoleculaire bindingen zwak genoeg zijn om ze te overwinnen bij onze normale temperaturen.
Dus om het allemaal samen te vatten, de reden waarom water uitzet als het bevroren is, is vanwege zijn moleculaire geometrie en ladingspolariteit.