Weerkunde - Hoofdstuk 4: Luchtdruk

• natuurkunde
• HBO
• Studiejaar 3

Weerkunde - Hoofdstuk 4

Bijeenkomst 2 | 2022-2023
Vakdidactiek | Voltijd & deeltijd
Jelle Jagtenberg | Anne Hazenberg

Leerdoelen

Kennisdoelen:
Je kent de volgende vakinhoudelijke concepten en bent in staat eenvoudige opgaven te maken over:

- Luchtdruk en hydrostatisch evenwicht.

- De barometrische hoogteformule.

Oriëntatieopdracht - de luchtdrukverdeling in de atmosfeer

Maak een grafiek waarin je schets hoe volgens jou de luchtdruk verandert als je hoger in de atmosfeer komt. Zet de hoogte horizontaal en de luchtdruk vertikaal. 

Waar het kan zet je getallen bij de grafiek. Geef een toelichting waarom je de grafiek zo geschetst hebt. Aan het einde van de les zullen we kijken hoe goed jouw eerste idee was. 

Luchtdruk

De luchtdruk op een gegeven plaats is gelijk aan het gewicht van een luchtkolom boven die plaats per eenheid van oppervlakte. Op zeeniveau is de gemiddelde luchtdruk gelijk aan 1 atmosfeer. 

1. Reken om (maak eventueel gebruik van BINAS):
1 atm = … hPa

2. Reken om (maak eventueel gebruik van BINAS):
1 atm = … mb

3. Reken om (maak eventueel gebruik van BINAS):
1 atm = … bar

4. Reken om (maak eventueel gebruik van BINAS):
1 atm = … mm Hg

5. Reken om (maak eventueel gebruik van BINAS):
1 atm = …. Torr

6. Vul het juiste woord in:
De luchtdruk neemt snel af met de hoogte omdat de dichtheid van de lucht ook snel groter / kleiner wordt.

7. Vul het juiste woord in:
Op een gedetailleerde weerkaart zijn lijnen van gelijke luchtdruk, de …, getekend

Luchtdruk en wind

In het volgende hoofdstuk zullen we zien hoe deze een rol spelen bij het voorspellen van de richting en sterkte van de wind. In dit hoofdstuk bestuderen we het verband tussen luchtdruk, dichtheid, temperatuur en hoogte. 

De toename van de temperatuur in de thermosfeer is het gevolg van absorptie van uv-straling afkomstig van de zon. De temperatuur is dan ook afhankelijk van de zonneactiviteit.

Verband tussen luchtdruk, dichtheid, temperatuur en hoogte

Ideale gaswet pV=nRT (bij benadering is voor het weer een goede aanname)

Voor elk gas afzonderlijk geldt de gaswet. 

Stikstofdruk, zuurstofdruk, waterdampdruk.

Waterdampdruk is heel belangrijk voor het weer. 

De totale druk is de som van de partiële drukken. 

Droge lucht (alle gassen behalve waterdamp): zuurstof, stikstof, argon, CO2

Waterdampdruk (e) varieert heel sterk. 

Totale druk = waterdampdruk + partiële druk van de droge lucht

alternatieve versie van de ideale gaswet. 

Rekenvoorbeeld 1
Als 𝑝 = 1000 hPa en 𝑇 = 273 K, bepaal de dichtheid van de lucht

Afleiden van de formule voor de druk 

Leidt de formule ∆p=ρ∙g∙∆h af. 

Ga uit van de algemene formule voor (extra druk): ∆p=F/A

Maak gebruik van de tips hieronder als het niet lukt.

Tip 1: F is de zwaartekracht

Tip 2: Druk m uit in het volume V en de dichtheid ρ

Tip 3: Druk het volume V uit in het oppervlak A en het hoogteverschil ∆h

Rekenvoorbeeld 2
Hoe hoog is de atmosfeer als de dichtheid constant blijft?

De hoogte van de atmosfeer

Op de hoogte waar de druk volgens het model nul Pa zou moeten zijn, is hij nog ongeveer 1/3 van de luchtdruk op zeeniveau. 

Het model wijkt dus af van de werkelijkheid. Bedenk oorzaken voor deze afwijking.

Rekenvoorbeeld 3
Geef een schatting voor de luchtdruk op 4 km hoogte.
Neem 𝑝(0) = 1000 hPa en 𝑇(0) = 290 K.

Opbouw van de luchtdruk

Huiswerk passend bij Hfdst 4.

Opgave 13 + 14

Leerdoelen Hfdst. 4

Kennisdoelen:
Je kent de volgende vakinhoudelijke concepten en bent in staat eenvoudige opgaven te maken over:
- Luchtdruk en hydrostatisch evenwicht.
- De barometrische hoogteformule.

Welk cijfer zou je jezelf willen geven voor je werkhouding?

010

De druk op grotere hoogte is lager, vandaar het minteken. 

De formule geldt alleen als delta h klein is, zodat de dichtheid als constante kan worden gezien.