Waarom / doel van de activiteit

Spelenderwijs ontdekken wat ijs is en hoe het ontstaat.

Beschrijving van de activiteit

Er zijn een aantal proefjes met ijs mogelijk:

Gekleurd IJs

Je kunt water in de vriezer bewaren. Het water wordt dan vanzelf ijs. Je kunt water ook een kleurtje geven. Wat gebeurt er met gekleurd water in de vriezer?

Stappenplan:

Opkomst / dag 1

1. Vul de fles bijna helemaal met water
2. Doe een grote druppel met kleurstof erbij
3. Doe de dop op de fles en draai deze goed aan
4. Schud de fles zodat de kleurstof goed verdeeld is
5. Zet de fles in de vriezer
6. Beantwoord deze vraag: Wat denk je dat er gebeurd als je de fles met gekleurd water in de vriezer zet?

Opkomst / dag 2

1. Haal de fles uit de vriezer
2. Bekijk de fles goed en beantwoord de vragen:
   1. Wat is er gebeurd?
   2. Hoe denk je dat dit komt?

Uitleg:

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. Uiteindelijk bevriest al het water, ook het binnenste met de kleurstof.

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.
De kleine druppeltjes op de fles zijn waterdruppeltjes. Het is condens, water dat als gas in de lucht zit, maar vloeibaar wordt als het koud wordt op de fles met ijs.

IJs in olie

Als je ijsklontjes in een glas met water doet, dan blijven ze drijven. Wat gebeurt er als je ijsklontjes in een glas met olie doet?

Stappenplan:

1. Vul een glas met olie en een glas met water
2. Beschrijf wat je denk dat er gebeurd als je ijsklontjes in beide glazen doet. Verwacht je iets verschillends?
3. Doe ijsklontjes in de glazen
4. Beschrijf wat je ziet, is dit wat je verwachte?
5. Wacht een half uur
6. Wat is er veranderd in het halve uur, hoe komt dit?

Uitleg:

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. En doordat water zwaarder is dan olie, zakt het naar de bodem.

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. Daarom zakken de druppels water die van het ijs smelten door de vloeistof heen.

Vriezen of ontdooien

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. Kan water ook bevriezen buiten de diepvries?

Stappenplan:

1. Knip ongeveer 30 cm garen af
2. leg het ijsklontje op een bord
3. Strooi een beetje zout op het ijsklontje en beschrijf wat er gebeurd.
4. leg de garen over het zout
5. Doe met de theelepel een paar druppels water op het ijsklontje
6. Wat denk je dat er gebeurd als je het garen optilt?
7. Til het touwtje aan twee kanten op en beschrijf wat er gebeurd.

Uitleg:

Als het ijs net uit de vriezer komt is het nog erg koud. De waterdruppels zullen in principe vastvriezen. Als de waterdruppels over het garen liggen vriest het ijs om het garen heen.

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. Het garen is zo klein dat het niet van invloed is op de temperatuur, waardoor het ijs om het garen heen zal vriezen.

Benodigd materiaal

• Plastic flesje
• Kleurstof
• Water
• Vriezer
• 2 glazen
• olie
• Ijsblokjes
• Bord
• garen
• schaar
• zout
• lepel

Tips

Deze activiteit is onderdeel van het insigne Waterkringloop voor welpen.