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 verticaal.

 

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

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. 

Formule voor de troposfeer

Niet alle lucht ligt op het aardoppervlak. Als de temp o is dan, geen gasdruk. De dichtheid en temperatuur zijn hierbij belangrijk.

Luchtdruk = gewicht van kolom lucht boven je. (N/m^2)

Verband tussen luchtdruk, dichtheid, temperatuur en hoogte

Partiele druk = de druk van één specifiek gas.

Som van de afzonderlijke drukken = totale druk. 

Aanname van het mengsel van gassen in atmosfeer als ideaal gas in de meteorologie. En dus geen wisselwerking. 

Droge lucht = neon, argon, stikstof enz. 

Waterdamp is apart en varieert sterk, dat tegenover argon, stikstof, co2  enz...

p = Waterdampdruk + druk van de partiele droge lucht. 

Daarvoor nemen we dan aan p = e+Pd 

De normale gaswet. 

Alternatieve vorm voor gaswet. p = Dichtheid x R (ster)

Ook wel de specifieke gasconstante

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

P =F/A

F= mg

rho = m/V

V = Ah

Vergeet dan de (-)min niet

https://www.youtube.com/watch?v=PfxwBo2vi2E

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.

Met welke grenzen integreert hij?

Van 0 tot h

en dus druk op 0 en druk op h

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

Hete lucht gaat omhoog, druk neemt af en lucht gaat uitzetten. Hierdoor neemt de temperatuur af, want bij uitzetten wordt er arbeid verricht. Het luchtpakketje duwt andere lucht weg.

-  1 °C per 100 meter. (droogadiabaat)

Huiswerk passend bij Hfdst 4.

Opgave 13 + 14

Welk cijfer zou je jezelf willen geven voor je werkhouding?

010

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.