Als het najaar weer is begonnen en het wordt buiten kouder dan kunnen de ramen aan de buitenkant beslaan. Op 20 september 2024 schreef nu.nl daar een kort stukje over. In deze opgaven gaan we eens nader bekijken hoe dat komt.
Dauw ontstaat wanneer de temperatuur van de lucht daalt tot onder een bepaalde temperatuur. Wanneer condensatie op de ramen plaatsvindt, spreken we niet van dauw, maar van condens.
In figuur 1 staan de staan de twee verschijningsvormen van water uit de tekst. De nummers 1 en 2 geven verschillende fasen die water kan hebben aan. De letters a en b geven verschillende faseovergangen aan die de stof kan hebben.
Figuur 1.
a) Benoem deze fasen.
Uitwerking vraag (a)
De fase van nummer 1 is gas, de fase van nummer 2 is vloeistof.
b) Benoem deze faseovergangen.
Uitwerking vraag (b)
De faseovergang van letter a is condenseren, die van letter b is verdampen.
Figuur 2. Dauw op een spinnenweg. Bron: Wikipedia
Koude lucht kan minder waterdamp bevatten dan warme lucht. Wanneer de lucht afkoelt, kan deze verzadigd raken met waterdamp. Als de relatieve luchtvochtigheid dan 100% bereikt, condenseert de waterdamp.
Het dauwpunt is de temperatuur waarbij de lucht niet meer in staat is om alle waterdamp te bevatten. Het dauwpunt hangt af van de temperatuur van de lucht, hoe hoger de luchtvochtigheid, hoe dichter het dauwpunt bij de temperatuur van de lucht ligt. Bij een hoge luchtvochtigheid is de lucht al bijna verzadigd, en hoeft het maar een beetje af te koelen om condensatie te veroorzaken. Wanneer de relatieve luchtvochtigheid 100% is, komt het dauwpunt precies overeen met de luchttemperatuur.
c) Leg uit dat waarom bij een luchtvochtigheid van 100% het dauwpunt bereikt is.
Uitwerking vraag (c)
De lucht bevat op die temperatuur al de maximale hoeveelheid water die het kan bevatten. Als de temperatuur daalt kan er minder water in de lucht oplossen en zal er dus meteen dauwvorming plaatsvinden.
Om het dauwpunt nauwkeurig te bepalen, wordt in de weerkunde gebruik gemaakt van de natteboltemperatuur. Dit wordt gedaan met twee thermometers, zoals te zien is in figuur 3.
Figuur 3. Schematische weergave nattebol- / drogebolthermometer Bron: Wikipedia
De natte bol thermometer heeft een katoenen kousje om het reservoir, dat via een katoenen draad verbonden is met een waterreservoir. Het kousje blijft hierdoor nat. De drogebolthermometer heeft geen vochtig kousje en meet de temperatuur van de lucht zelf. Het verschil tussen deze twee temperaturen kan vervolgens worden gebruikt om het dauwpunt te bepalen.
d) Het water in het waterreservoir moet op tijd worden bijgevuld. Leg uit waarom.
Uitwerking vraag (d)
Het water bij het kousje verdampt en wordt aangevuld met nieuw water uit het reservoir. Dat kan alleen zo lang er water in het reservoir zit. Dat moet dus tijdig bijgevuld worden.
In figuur 3 zie je dat de temperatuur bij de natte bol lager is dan bij de droge bol.
e) Leg uit hoe dat komt.
Uitwerking vraag (e)
Het verdampen van het water uit het kousje kost warmte. Deze warmte wordt gehaald uit het reservoir van de natte bol. Hierdoor koelt deze af en geeft de thermometer een lagere temperatuur aan.
Door het temperatuurverschil tussen de natte bol thermometer en droge bol thermometer te bepalen, kun je, met behulp van dit verschil en de temperatuur van de drogebolthermometer, de relatieve luchtvochtigheid in procenten bepalen. Dit kan worden gedaan aan de hand van de tabel in figuur 4 , waarin het temperatuurverschil en de luchttemperatuur zijn gekoppeld aan de bijbehorende luchtvochtigheid.
Figuur 4.
f) Bepaal met behulp van figuur 4 de relatieve luchtvochtigheid van de lucht als de temperatuur van de lucht 11 oC is en de natte bol 9 oC aangeeft.
Uitwerking vraag (f)
De relatieve luchtvochtigheid is 69%.
Wanneer de relatieve luchtvochtigheid bekend is, kun je met behulp van figuur 5 het dauwpunt bepalen. Beslagen ramen ontstaan wanneer warme, vochtige lucht in contact komt met een koud oppervlak, zoals een raam, waardoor de temperatuur van de lucht bij het raam onder het dauwpunt komt te liggen.
Figuur 5. Het dauwpunt bij verschillende luchttemperatuur en luchtvochtigheid. Bron: Wikipedia
De luchttemperatuur is 13 oC en de luchtvochtigheid is 58%.
g) Voer de volgende opdrachten uit:
- Bepaal met behulp van figuur 4 de temperatuur die de nattebolthermometer aangeeft.
- Bepaal het dauwpunt met behulp van figuur 5.
Uitwerking vraag (g)
- De nattebolthermometer heeft bij een luchtvochtigheid van 58% en een temperatuur van de lucht van 13 oC een temperatuur die 3 graden lager moet zijn. Dus 13 - 3 = 10 oC.
- Het dauwpunt van een temperatuur van de lucht van 13 oC en een luchtvochtigheid van 58% kan in figuur 5 worden afgelezen en is 5 oC .
Als de binnentemperatuur veel hoger is dan de buitentemperatuur, zal de condens zich met name bij dubbelglas vaak aan de buitenkant van de ramen vormen. Bij tripleglas is dit nog sterker
Figuur 6 schematische weergave van dubbelglas Bron: Wikipedia
Bij tripleglas is er nog een derde glasplaat met een tweede luchtspouw met coating en afdichting en vocht absorberend materiaal.
h) Leg uit waarom het een goed teken is als er condens aan de buitenkant op de ramen zit.
Uitwerking vraag (h)
Dat betekent dat het raam aan de buitenkant heel koud is. Dat kan alleen zo zijn als er een zeer kleine warmtestroom door het raam naar buiten is.
Aan de randen van het raam zie je meestal geen condens, omdat daar de temperatuur vaak iets hoger is.
i) Leg uit hoe het komt dat de ramen aan de randen een hogere temperatuur hebben.
Uitwerking vraag (i)
Dat komt doordat de kozijnen een slechtere isolator zijn dan het dubbel- of triple-glas.
Als de ramen aan de binnenkant beslaan, betekent dit dat de luchtvochtigheid binnen te hoog is en dat je moet ventileren om deze te verlagen. Te veel vocht in huis kan namelijk schimmel veroorzaken. Het plaatsen van dubbelglas helpt ook om condensatie tegen te gaan.
h) Leg uit dat de condens aan de binnenkant van de ramen niet ontstaat als er dubbel- of tripleglas geplaatst is.
Uitwerking vraag (h)
Bij dubbelglas is er veel minder warmtestroom door het raam naar buiten toe hierdoor is de glasplaat aan de binnenzijde warmer waardoor er hier geen condens meer ontstaat.