§ 1.1 Stofeigenschappen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 3

§ 1.1 Stof-eigenschappen

mengsel en zuivere stof

• Molecuul = kleinste deeltje van een stof
  
  
• Mengsel bestaat uit 2 of meerdere soorten moleculen
  
  
• Zuivere stof bestaat uit 1 soort molecuul.
  

molecuul vs atoom

• In stoffen worden de moleculen door vanderwaalskrachten bij elkaar gehouden.
  
  
• De temperatuur is een  maat voor snelheid van moleculen
  --> hoe hoger de temperatuur, hoe sneller de moleculen                    bewegen
  
  
• Geen beweging bij absolute nulpunt (0 K / -273°C)

Stoffen komen in drie fasen voor:

• vast
  
• vloeibaar
  
• gasvormig
  
  
• De fasen worden bepaald door de rangschikking en beweging van de moleculen.

Het molecuulmodel 

• Om van de vaste fase naar vloeibaar of gas te gaan kost het energie om de vanderwaalskrachten door te breken
  
  
• Er is dus energie nodig
  
  
• Tijdens het smelten of koken verandert de temperatuur niet

Volume en temperatuur

• Wanneer de temperatuur hoger wordt, gaan de moleculen in een stof sneller bewegen
  
  
•  Hoe sneller ze trillen (bewegen) hoe meer afstand is tussen de moleculen en hoe harder ze in elkaar blijven botsen
  
  
• Dus: een stof zet uit als de temperatuur stijgt (subi)
• De hoeveelheid uitzetting hangt per stof en lengte af

Dichtheid en temperatuur

• Als  temperatuur hoger wordt, zet een stof uit en wordt de volume groter
  
  
• Er komt geen moleculen erbij dus massa blijft gelijk
  
  
• De dichtheid van een stof wordt  kleiner

Uitzondering dichtheid: water

• De dichtheid van een vaste stof is het grootst, daarna de vloeibare fase. De gasfase heeft de kleinste dichtheid.
  
  
• Water is een uitzondering: als water afkoelt tot 4° C dan krimpt het,
  als het onder de 0° C is zet het uit.

• Ijs heeft dus een kleinere dichtheid dan water.

Druk

• De moleculen van een gas bewegen constant heen en weer. Als ze niet in een afgesloten ruimte zitten dan zijn ze zo weg
  
  
• Als een molecuul tegen de wand van een afgeloten ruimte kaatst , oefent het een klein beetje kracht uit
  
  
• 1 molecuul levert nauwelijks kracht uit op de wand, maar miljarden moleculen tegelijk leveren een grote druk op de wand uit.

Druk

P = Druk in N/m² (=Pascal)

F = Kracht in N

A = Oppervlakte in m²

P=​A​​F​​

Druk meten

• Luchtdruk meet je met een barometer

• Met een manometer meet je hoeveel de druk meer is (overdruk) dan de luchtdruk (van 1000 hPa = 1 bar)

100.000 Pa = 1000 hPa = 100.000 N/m²

100.000 Pa= 1 bar

Verband druk en volume van gas

de wet van boyle 

de druk en het volume van een afgesloten hoeveelheid gas zijn omgekeerd evenredig bij een constante temperatuur 

als de druk 2 x zo groot wordt, wordt het volume 2 x zo klein en andersom 

Warmte

• Warmte is energie die van een hoge naar een lage temperatuur stroomt
  
  
• De hoeveelheid energie (warmte) die je nodig hebt om een stof te verwarmen is afhankelijk van drie factoren:
  
  

1. De temperatuursverandering
2. De hoeveelheid stof
3. De soort stof (soortelijke warmte)

Soortelijke warmte

Soortelijke warmte: de warmte die nodig is om 1 gram stof 1 graad warmer te maken.

Bij water heb je heel veel (soortelijke) warmte nodig om temperatuur te laten stijgen

Rekenen met (soortelijke) warmte

Formule :     

Q = warmte in Joule (J)

c = soortelijke warmte (J/g.°C)

m = massa in gram (g)

ΔT= temperatuurstijging: = T_eind - T_{begin (°C)}

Q=c⋅m⋅ΔT

C = SOORTELIJKE WARMTE

Vermogen

• Het vermogen geeft aan hoeveel energie er per seconde wordt omgezet.
  
  
• Het vermogen bereken je zo: 

E = energieverbruik in Joule (J)
P = vermogen in Watt (W)
t = tijd in seconden (s)

P=​t​​E​​

Oefensom

Een baksteen ligt op het strand. De kracht op het zand is 20 N. De druk onder de baksteen bedraagt 0,011 N/cm2.

Bereken de oppervlakte van de onderkant van de baksteen.

antwoord

Oefensom 2

Nan duwt met haar vinger op een ruit. De kracht op de ruit bedraagt 0,68 N. Deze kracht werkt op een oppervlakte van 1,8 cm². Bereken de druk op de ruit.

Antwoord

Oefensom 4

Een hoeveelheid (ideaal) gas bevindt zich in een luchtdicht afgesloten blik.  In de oorspronkelijke toestand heeft het gas een volume van 40 liter, een druk van 1,0 bar en een temperatuur van 20 ^oC.  Iris zet het blik op het gasfornuis en verwarmt het blik met inhoud.  Na verloop van tijd is de druk van het gas 1,5 bar en het volume 55 liter. Bereken de temperatuur (in ^oC) in deze nieuwe situatie.

Antwoord

p staat in de formule
voor

p=​A​​F​​

1. druk
2. omtrek
3. kracht
4. oppervlakte