Bevriest water al op 0 graden celcius of is dat pas onder de 0 graden?

Antwoord

Beste Jan,

Het is geen eenvoudige vraag. Je moet een verschil maken tussen het thermodynamische aspect en het dynamische aspect.

De thermodynamica vertelt ons wat de evenwichtstoestand is. Bij atmosferische druk krijgen we water bij temperaturen boven 0°C en ijs onder 0°C. De evenwichtstoestand is de toestand die je krijgt als je lang genoeg wacht.

Daarnaast is er ook het kinematische aspect. Om ijskristallen te vormen moet er eerst een centrum gevormd worden waarrond de watermoleculen dan kunnen kristalliseren. Als je zuiver genoeg water hebt en het water wordt niet aangeroerd, dan kan je daarom nog steeds een vloeistof hebben als je het water langzaam afkoelt tot onder 0°C. Het water is dan in een "metastabiele" toestand (dat wil zeggen: niet in de thermodynamische toestand).

Zodra je het metastabiele water verstoort (bijvoorbeeld door erin te roeren), gaat het water bevriezen; dat gebeurt dan heel plotseling. Als het water onzuiver is, dan ga je gemakkelijker ijsvorming hebben en gaat het dus moeilijker zijn om onder 0°C te gaan zonder ijs te vormen.

Ten slotte, als je lang genoeg wacht, dan gaan er ooit wel eens genoeg watermoleculen samen op elkaar botsen waardoor ze ook een centrum vormen voor ijsvorming en de metastabiele toestand (vloeistof onder 0°C) gaat overgaan in de vaste toestand (ijs).

Met vriendelijke groeten,

Philippe Tassin
Natuurkundige, Iowa State University