Les 10.2 - leerdoel 1

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

Les 10.2

§3.2 Deeltjesmodel

Lesplanning:

1. Uitleg rekenen met luchtdruk
2. Werken aan leerdoel 1
3. Demo luchtdruk + voorbeeldopgave
4. Afronden leerdoel 1

Lesdoel

Aan het einde van de les 

kan je de algemene gaswet toepassen.

Leg uit waarom een luchtballon opstijgt wanneer de 'chauffeur' de brander aanzet.

Drukwet van Gay - Lussac

• -273 ⁰C is het absolute nulpunt.
• p / T = constant
  
• De constante is verschillend voor verschillende stoffen, de wet is nog niet compleet.

Phet

De wet van Boyle

• p * V = constant
  
• De constante is verschillend voor verschillende stoffen.

DEMO vacuümpomp spekje/ballon

Toestel wet van Boyle

De algemene gaswet

1 mol is een hoeveelheid stof die 6,022 • 10²³ moleculen bevat. 

Ik heb een spuit en water op
kamertemperatuur. Hoe kan ik
dit water aan de kook brengen?

Voorbeeldopgave - demonstratie

Bereken hoever je de zuiger uit moet schuiven om het water aan de kook te brengen als:

• Het water een temperatuur van 45 ⁰C heeft. Waardoor het water kookt dan bij een luchtdruk van 0,1 bar (= 0,1 *10⁵ Pa). 
• De luchtdruk in het lokaal 1,01 bar (=1,01*10⁵ Pa) is. 
• De zuiger een oppervlakte van 2,0 cm² heeft.
• Het volume lucht in de zuiger is aan het begin 1,5 cm³ .

​T​​p⋅V​​=n⋅R

Voorbeeldopgave 2 - Je mag ook al starten met leerdoel 1

Van een injectiespuit is de naald verwijderd. De ontstane opening is met een dopje afgesloten. In de spuit bevindt zich 16 cm³ lucht met een temperatuur van 18 °C. De druk van de buitenlucht is 1,01 bar. De massa van het zuigertje is te verwaarlozen. Het zuigertje kan zonder wrijving bewegen.

De spuit wordt in een bekerglas met warm water gehangen, waardoor de spuit een temperatuur van 53 °C krijgt. Daarbij wordt met behulp van spierkracht het zuigertje op zijn plaats gehouden, zodat het volume van de afgesloten lucht niet verandert.

A. Bereken de nieuwe luchtdruk in de spuit. 

B. Het zuigertje heeft een oppervlakte van 2,0 cm³. Bereken de kracht die je op het zuigertje uit moet oefenen.

Situatie 1 

V = 16 cm³ 

T = 18 ⁰C

p = 1,01 bar

Situatie 2

T = 53 ⁰C

V = 16 cm³

p = ? 

F = ?

​T​​p⋅V​​=n⋅R

Aan de slag

met leerdoel 1 

volgens de studiewijzer

HW voor de volgende les: afronden leerdoel 1

Wanneer is de gasfles leeg?

Lesplanning

1. Voorkennis opfrissen
2. Uitleg luchtdruk
3. Zelfstandig werken
   - leerdoel 1
   - afronden biofysica 

De lucht komt alleen maar uit de duikfles zolang de druk hoger is dan de druk van het water waarin de duiker zich bevindt. Hoe dieper, hoe hoger de druk, hoe minder de gasstroom uit de fles.

Voorbeeldopgave

Een hete luchtballon wordt met behulp van een grote ventilator gevuld met 2700 m³ lucht. Vlakvoor het opstijgen wordt de lucht in de ballon verwarmd met een grote gasbrander. Door het verwarmen ontsnapt een deel van de lucht uit de ballon. Als er 572 kg lucht is ontsnapt, is de luchtballon licht genoeg dat de ballon begint op te stijgen. Op de betreffende dag was de buitentemperatuur is 25. De dichtheid van lucht is in dat geval 1,18 kg/m³ . Tot welke temperatuur moet de lucht in de ballon worden verwarmd voordat deze opstijgt? Gebruik hiervoor dat een mol lucht een massa heeft van 29 gram. De druk blijft tijdens het verwarmen

gelijk.

Situatie 1

V = 2700 m³ 

T = 25 ⁰C

ρ_lucht = 1,18 kg/m³ 

Situatie 2

V = 2700 m³

Δ m = 572 kg

T = ? 

1 mol lucht = 29 g

p & V zijn constant

Afronden leerdoel 1 

Klaar: bekijk de video over warmte. Start vervolgens met

leerdoel 2