Als een fles breekt door bevriezing, waar komt die energie dan vandaan?

Tijdens de afgelopen vorstperiode zat ik een beetje na denken tijdens een koude sigarettenpauze:

Als een glazen fles gevuld met water bevriest kan het bevriezende water de fles laten springen. Hetzelfde geldt voor ijzeren leidingen en zelfs hele zwembaden.
Dit komt omdat water als het bevriest in volume toeneemt.
Maar waar komt nu de energie vandaan waardoor het water zichzelf met zoveel kracht in een kristalrooster dwingt? Er verdwijnt toch vooral energie door de afkoeling?
Zat deze energie al in het water opgeslagen of komt hij uit de omgeving?

Weet jij het antwoord?

/2500

Komt doordat er meer ruimte nodig is voor een water molecule die bevriest( vaste vorm) dan een vloeibaar vorm (water) het zet dus uit naturen meer uit en heeft daarvoor ruimte nodig. De energie ( volumen) wordt dus groter als het bevriest. Toegevoegd na 1 minuut: Kortom: de energie komt vanuit de natuur :)

In water zitten waterstofbruggen. Die waterstofbruggen zijn een soort verbindingen tussen watermoleculen. In vloeibaar water is de energie van watermoleculen zo hoog dat niet alle mogelijke waterstofbruggen gebruikt worden. De watermoleculen schieten door elkaar heen. Als water afkoelt gaan de waterstofmoleculen minder snel bewegen. De mogelijkheden dat er waterstofbruggen (verbindingen tussen de atomen) worden gemaakt is nu groter. De waterstofbruggen zorgen voor een vaste afstand en een vaste hoek tussen de watermoleculen. In vloeibaar water is die vaste afstand er niet, alle moleculen bewegen gewoon door elkaar heen, dicht langs elkaar. Nu de bruggen er tussen zitten kunnen moleculen niet meer zo dicht langs elkaar heen bewegen en hebben de moleculen meer ruimte nodig. Daardoor neemt het bevroren water een grote plek in dan vloeibaar water. Onderschat die kracht niet, ik heb eens een filmpje gezien waar ze een met water gevulde gietijzeren kogel in stikstof gooide en deze werd, doordat het water bevroor, volledig uit elkaar geknald. De druk die er ontstaat is ongeveer 2100 bar. Even ter vergelijking: de druk in het diepste punt van de zee is ongeveer 1200 bar.

Bij het stollen van een vloeistof komt energie vrij. In het geval van een vloeistof die in volume afneemt bij stolling (meeste vloeistoffen), komt deze energie vrij in warmte (exotherme faseovergang). Bij ijs gaat volgens mij (een deel van) deze vrijkomende energie 'zitten' in de expansie die een gevolg is van de vorming van waterstofbruggen. Deze bruggen dwingen de moleculen 'uit elkaar' in een vast rooster te gaan zitten De energie komt dus uit het water zelf; de energie wordt afgegeven waardoor het water kan koelen - de moleculen 'tot rust komen' - waterstofbruggen zich kunnen vormen - gaat stollen - gaat uitzetten - tegen de wanden gaat duwen met de energie die vrij is gekomen.

Bronnen:
http://nl.wikipedia.org/wiki/Stolling
http://nl.wikipedia.org/wiki/Waterstofbrug
http://www.wetenschapsforum.nl/index.php?s...

Stel zelf een vraag

Ben je op zoek naar het antwoord die ene vraag die je misschien al tijden achtervolgt?

/100