suiker in thee.

Moderator: physicalattraction

Reageer
Berichten: 61

suiker in thee.

Als ik een klontje suiker in mijn thee doe en niet roer lost de suiker wel op maar blijft de suiker wel op de bodem liggen.
Ik heb pas de proef op de som genomen en het glas thee een dag laten staan. De suikeroplossing blijft in de onderste laag.
Je zou zeggen dat door diffusie de suiker door het hele glas mengt. Aan de andere kant blijft de suikeroplossing door de hogere dichtheid op de bodem. Blijft deze eeuwig op de bodem liggen of mengt de suiker zich op de lange duur door het hele glas ?

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 5.022

Re: suiker in thee.

herhaal eens het experiment maar houd de thee op 80 +/- 2oC en zie dan wat er gebeurt

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 50.266

Re: suiker in thee.

ArcherBarry schreef: vr 04 jun 2021, 23:02 houd de thee op 80 +/- 2oC
Hoe stel je je dat warmhouden dan voor? Op een warmhoudplaatje krijg je dan convectie (onder opwarmen, boven weer afkoelen) waardoor de stroming die suiker vast wel vlot zal verdelen. Maar au bain Marie?

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 3.964

Re: suiker in thee.

Jan van de Velde schreef: vr 04 jun 2021, 23:55
ArcherBarry schreef: vr 04 jun 2021, 23:02 houd de thee op 80 +/- 2oC
Hoe stel je je dat warmhouden dan voor? ...
In de oven?

Berichten: 1.744

Re: suiker in thee.

ik heb zo'n proefje eens gedaan met gekleurde suikerstroop.
eerst wat stroop in een maatcylinder ingevroren om het te kunnen fixeren. daarna water erop en laten ontdooien zodat je een scherpe grens krijgt in het begin. dan enkele dagen wachten om te zien wat er gebeurt, tijd staat bij de plaatjes.
diff1.gif
diff2.gif

Berichten: 1.744

Re: suiker in thee.

je ziet dus dat het maar heel langzaam diffundeert. de kleur is een maat voor de concentratie, licht geel is dus licht geconcentreerd.

Berichten: 1.744

Re: suiker in thee.

diffusie werkt tgv botsingen tussen moleculen door brownse beweging en is dus sterk temperatuurafhankelijk. bij 80 graden zal het dus veel sneller gaan verwacht ik.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 5.022

Re: suiker in thee.

Precies waar ik op doelde Hans :)

Gebruikersavatar
Berichten: 3.753

Re: suiker in thee.

Jan van de Velde schreef: vr 04 jun 2021, 23:55
ArcherBarry schreef: vr 04 jun 2021, 23:02 houd de thee op 80 +/- 2oC
Hoe stel je je dat warmhouden dan voor? Op een warmhoudplaatje krijg je dan convectie (onder opwarmen, boven weer afkoelen) waardoor de stroming die suiker vast wel vlot zal verdelen. Maar au bain Marie?
In een waterbad moet het lukken mits goed uitgevoerd.

Gebruikersavatar
Berichten: 10.053

Re: suiker in thee.

Wat is nu precies het punt? Dat diffusie sneller gaat bij 80 °C? Wat is dan precies het belang van die +/-2 ?

Even terugkomend op de vraag van de topicstarter: uiteindelijk zul je door diffusie (ook) een homogene verdeling krijgen. Maar het duurt wel lang, in theorie zelfs oneindig lang, omdat de concentratieveranderingen als een exponentiële afname verlopen, dus in het begin relatief snel, maar daarna steeds langzamer en langzamer.

Maar het hele proces verloopt sowieso langzaam. De diffusiecoëfficiënt D van suikermoleculen in suikeroplossing is in de ordegrootte van 10-11 m2/s. De diffusiecoëfficiënt kun je relateren aan een gemiddeld afgelegde afstand in een bepaalde periode via:
\(d=\sqrt{D*t}\)
Dus in een tijdbestek van een dag (afgerond 105 secondes) leggen de moleculen door diffusie, gemiddeld een afstand af van 10-3m, een millimeter dus. Er zullen altijd wat moleculen zijn die verder dan het gemiddelde komen dus het effect zul je over meerdere millimeters kunnen waarnemen, maar het blijft minimaal.

(dit is ook wel in overeenstemming met de waarnemingen van Hans H.)

De diffusiecoëfficiënt hangt van de temperatuur af via een soort van Van 't Hoff relatie:
\(D=A*e^{\frac{E_a}{RT}}\)

De precieze temperatuursafhankelijkheid hangt af van de grootte van Ea, de activeringsenergie voor diffusie, en verschilt per molecuul. Maar voor typische waardes komt het neer op ongeveer een verdubbeling voor iedere 10 graden, dus voor 60 graden verschil komt het neer op een 64 keer zo hoge waarde; dan zit je qua ordegrootte richting de 10-9 m2/s.

Maar de gemiddeld afgelegde afstand, die we als maat kunnen nemen voor het effect van diffusie, schaalt met de wortel van de diffusiecoëfficiënt. Dus als die 64 keer zo hoog wordt, is de gemiddeld afgelegde afstand 8 keer zo hoog, en dan heb je het over 1 à 2 cm. Genoeg om in een dag de suiker redelijk homogeen door de kopje thee te verdelen, maar het duurt al met al nog steeds lang.

Gelukkig helpt convectie je een handje. Die is bijna niet te onderdrukken, zelfs niet als je de buitenkant van alle zijden evenveel verwarmt.

Een laatste opmerking over de stelling dat de suiker wel oplost maar op de bodem blijft liggen. Wat je in eerste instantie ziet is niet het oplossen van suiker, maar het uiteenvallen van het suikerklontje. Dat komt mijns inziens niet door oplossen van suiker, maar doordat de suikerkristallen in de klontjes door een dun filmpje water aan elkaar zijn geplakt. Breng je dat geheel in (warm) water, dan verdwijnt dat als eerste.
Cetero censeo Senseo non esse bibendum

Berichten: 61

Re: suiker in thee.

Bedankt voor de reacties. De vraag is eigenlijk of de diffusie het kan winnen van de zwaartekracht. De suikeroplossing blijft best lang op de bodem liggen. Zie de foto's van HansH. Ik heb de proef ook wel eens andersom gedaan. Een theezeefje met thee en een schep suiker in een theeglas geplaatst. De zeef houdt de vaste suiker tegen. De opgeloste suiker zie je naar beneden zinken (Je zou zeggen dat je opgeloste suiker niet ziet, maar je ziet slierten naar beneden zakken). Na 3 minuten is de thee klaar en de suiker tamelijk homogeen verdeeld. Dat is goed te merken omdat elke slok even zoet smaakt.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 5.406

Re: suiker in thee.

Het systeem streeft naar een minimale waarde van de Gibbs vrije energie H-T.S.
De enthalpie H is minimaal als de dichtere vloeistof aan de bodem zit (ontmenging), de entropie S is maximaal als het een homogene vloeistof is.

Ik vermoed dat bij een suikeroplossing in een kopje bij evenwicht er een vrijwel homogene oplossing is.
Maar evenwicht wordt bereikt via diffusie, en dat is een langzaam proces, zeker bij lagere temperaturen.

Gebruikersavatar
Berichten: 10.053

Re: suiker in thee.

Pa Pinkelman schreef: di 08 jun 2021, 22:50 Bedankt voor de reacties. De vraag is eigenlijk of de diffusie het kan winnen van de zwaartekracht. De suikeroplossing blijft best lang op de bodem liggen. Zie de foto's van HansH. Ik heb de proef ook wel eens andersom gedaan. Een theezeefje met thee en een schep suiker in een theeglas geplaatst. De zeef houdt de vaste suiker tegen. De opgeloste suiker zie je naar beneden zinken (Je zou zeggen dat je opgeloste suiker niet ziet, maar je ziet slierten naar beneden zakken). Na 3 minuten is de thee klaar en de suiker tamelijk homogeen verdeeld. Dat is goed te merken omdat elke slok even zoet smaakt.
Onlangs heb ik in dit topic een inschatting gegeven van de invloed van zwaartekracht. Die invloed is er maar is pas belangrijk als je vloeistof honderden meters hoog staat. Over een hoogteverschil van een paar centimeters is de invloed verwaarloosbaar klein en zal diffusie uiteindelijk tot een homogene oplossing leiden.

Wat je bij de omgekeerde proef zag was niet "opgeloste suiker" maar het feit dat een geconcentreerde suikeroplossing een andere dichtheid en een andere brekingsindex heeft dan warm water. Aangezien diffusie zo langzaam gaat zal de suikeroplossing dus in zijn geheel naar beneden zakken, en dat is zichtbaar omdat de brekingsindex anders is.

Doordat je via jouw aanpak de suikeroplossing door het hele kopje helpt te gaan is er sprake van actieve menging, en dat gaat inderdaad een stuk sneller dan diffusie.
Cetero censeo Senseo non esse bibendum

Reageer