Weerkunde - Hoofdstuk 4: Luchtdruk

• natuurkunde
• HBO
• Studiejaar 3

Weerkunde - Hoofdstuk 4

Bijeenkomst 2 | 2023-2024
Vakdidactiek | Voltijd & deeltijd
Jelle Jagtenberg | Anne Hazenberg

Leerdoelen

De student kan: 

• op basis van gegeven informatie (diagrammen, tekst, data, formules, etc.) berekeningen uitvoeren m.b.v. het hydrostatisch evenwicht (toepassen);

• op basis van gegeven informatie (diagrammen, tekst, data, formules, etc.) voorspellingen doen over veranderingen van grootheden (luchtdruk) m.b.v. het hydrostatisch evenwicht (redeneren);

• op basis van gegeven informatie (diagrammen, tekst, data, formules, etc.) berekeningen uitvoeren m.b.v. en de barometrische hoogteformule (toepassen);

• op basis van gegeven informatie (diagrammen, tekst, data, formules, etc.) voorspellingen doen over veranderingen van grootheden (luchtdruk) m.b.v. de barometrische hoogteformule (redeneren);

Oriëntatieopdracht - de luchtdrukverdeling in de atmosfeer

- Schets een grafiek hoe volgens jou de luchtdruk verandert als je hoger in de atmosfeer komt. 

- Zet de hoogte horizontaal en de luchtdruk verticaal.

- Waar het kan zet je getallen bij de grafiek. 

- Geef een toelichting waarom je de grafiek zo geschetst hebt. 

- Pas je grafiek tijdens de les eventueel aan. 

- Controleer aan het einde van de les je schets met de gegeven grafiek. 

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

Verbanden

Leg uit welk verband je verwacht tussen de variabelen luchtdruk, dichtheid, temperatuur en hoogte? 

T(h)-grafiek

T(h)=T(0)-Lh

L=0,0065°C/m

Dichtheid en druk

Als gevolg van de zwaartekracht neemt de luchtdruk sterk af met de hoogte. 

Eenheid: Pascal (Pa) 

Vaak wordt hPa of mbar gebruikt. 

1 atmosfeer = 1013 hPa=1013 mbar

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 rekenvoorbeeld 2 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.

Leg uit welke aanpassingen je gemaakt hebt aan je grafiek van de oriëntatieopdracht. 

Leerdoelen Hfdst. 4

De student kan:

• op basis van gegeven informatie (diagrammen, tekst, data, formules, etc.) berekeningen uitvoeren m.b.v. het hydrostatisch evenwicht (toepassen);

• op basis van gegeven informatie (diagrammen, tekst, data, formules, etc.) voorspellingen doen over veranderingen van grootheden (luchtdruk) m.b.v. het hydrostatisch evenwicht (redeneren);

• op basis van gegeven informatie (diagrammen, tekst, data, formules, etc.) berekeningen uitvoeren m.b.v. en de barometrische hoogteformule (toepassen);

• op basis van gegeven informatie (diagrammen, tekst, data, formules, etc.) voorspellingen doen over veranderingen van grootheden (luchtdruk) m.b.v. de barometrische hoogteformule (redeneren);

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.