2. Werking Vloeistofthermometer

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 2

2. Werking vloeistofthermometer

Notitie voor docent

Is niet nodig maar misschien wel leuk. 

Kleine demonstratieproefje meenemen

Met een brander of waterkoker water laten koken. Dan de brander uitzetten. Waarom komt er dan ineens stoom?

afkoelen, condenseren

Neem ook een vloeistofthermometer mee

Planning vandaag

• Korte herhaling vorige les
  
• Uitzetten en krimpen
• Thermometers
  
• Tijd voor huiswerk

Fasen, ken je ze nog?

Fasen-overgangen, ken je ze nog?

Fasen-overgangen, ken je ze nog?

DEMO

In deze applet kan je 'spelen' met de fasen, kijk goed naar de deeltjes

https://www.knowatom.com/interactive-simulations/states-of-matter-basics

Oefenvraag: Dus wanneer de temperatuur van een stof toeneemt...

A.   .....wordt de massa groter

B.   .....wordt de massa kleiner

C.   .....wordt het volume groter

D.  ......wordt het volume kleiner

Antwoord: C

Massa verandert nooit wanneer je de temperatuur verandert. Hiervoor zou je moleculen moeten weghalen. Het volume wordt groter omdat de moleculen sneller gaan trillen en daarom verder uit elkaar gaan staan.

Uitzetten en krimpen

Uitzetten en krimpen

Uitzetten en krimpen van stoffen

Stoffen zetten uit en krimpen bij temperatuursveranderingen omdat hun deeltjes sneller gaan bewegen als het warmer wordt. Hierdoor duwen de deeltjes elkaar verder weg, waardoor de stof groter wordt (uitzet). Als het kouder wordt, bewegen de deeltjes langzamer en komen ze dichter bij elkaar, waardoor de stof kleiner wordt (krimpt).

Hoe werkt een vloeistof thermometer?

Onderdelen vloeistofthermometer

1 = stijgbuis

2 = reservoir

3 = schaalverdeling

Hoe werkt een vloeistof thermometer?

Een vloeistofthermometer werkt doordat de vloeistof in een dun buisje uitzet of krimpt als de temperatuur verandert. Meestal is die vloeistof kwik of alcohol. Als het warmer wordt, zet de vloeistof uit en stijgt in het buisje. Bij kouder weer krimpt de vloeistof en zakt naar beneden. De schaal op het buisje laat de temperatuur zien.

Onderdelen vloeistofthermometer

Schaalverdeling

Stijgbuis

Reservoir

Soorten Thermometers

Bereik van een thermometer

Gevoeligheid van een thermometer

Bereik van een thermometer

Het bereik van een thermometer geeft aan tussen welke temperaturen hij kan meten. Bijvoorbeeld, een thermometer met een bereik van -10°C tot 50°C kan alleen temperaturen meten tussen deze waarden. Als het kouder is dan -10°C of warmer dan 50°C, werkt de thermometer niet meer goed.

 Bereik van koortsthermometer is klein, tussen 32°C en 44°C

 Bereik van deze oventhermometer is groot, tussen tussen 0°C en 250°C

Gevoeligheid van een thermometer

De gevoeligheid van een thermometer geeft aan hoe klein het temperatuurverschil is dat hij kan meten. Hoe gevoeliger de thermometer, hoe beter hij kleine veranderingen in temperatuur kan opmerken. Bijvoorbeeld, als een thermometer een gevoeligheid van 0,1°C heeft, kan hij verschillen van één tiende graad meten. Een gevoelige thermometer heeft vaak juist een klein bereik en andersom.

Deze koortsthermometer is erg gevoelig. Hij heeft een gevoeligheid van 0,1°C. Je kunt dus het verschil tussen 36,1°C en 36,2 °C zien

Deze oventhermometer is niet erg gevoelig. Hij heeft een gevoeligheid van 5°C. Je kunt dus het verschil tussen 55°C en 60 °C zien. Maar niet nauwkeuriger.

Welke thermometer heeft de grootste gevoeligheid?

A           B          C           D

Welke thermometer heeft de grootste gevoeligheid?

A             B       C            D

Antwoord = thermometer D

Een gevoelige vloeistofthermometer heeft een groot reservoir en een smalle stijgbuis om kleine temperatuurveranderingen duidelijk zichtbaar te maken. Het grote reservoir bevat meer vloeistof, waardoor zelfs kleine temperatuurverschillen de vloeistof meer laten uitzetten. Omdat de stijgbuis smal is, zorgt die uitzetting ervoor dat de vloeistof in de buis sneller omhoog gaat. Hierdoor kun je nauwkeuriger zien hoe de temperatuur verandert, zelfs bij hele kleine schommelingen. Thermometer A is de minst gevoelige maar heeft wel het grootste bereik.

A             D

*de getallen zijn verzonnen

Samengevat - Uitzetten en krimpen

Bij warmte bewegen de deeltjes sneller en zetten stoffen uit; bij kou bewegen ze langzamer en krimpen de stoffen.

Samengevat - Vloeistofthermometer

Een vloeistofthermometer werkt ook met dit principe. De vloeistof in het reservoir zet uit, daarom staat de vloeistof bij een hoger streepje

Samengevat - Bereik en gevoeligheid

Het bereik van een meetinstrument laat zien tussen welke kleinste en grootste waarden het kan meten, zoals temperatuur of afstand. 

De gevoeligheid zegt hoe goed het kleine veranderingen kan opmerken. Hoe gevoeliger het instrument, hoe nauwkeuriger het kleine verschillen kan meten binnen dat bereik.

Thermometer met een groot bereik maar kleine gevoeligheid

Thermometer met een klein bereik maar grote gevoeligheid

Verwerkingsvragen

Dit is huiswerk

In SOM kan je vinden wanneer dit af moet zijn

De groene vragen zijn optioneel

Vraag 1: Leg in je eigen woorden uit hoe een vloeistofthermometer werkt.

Vraag 2: Hieronder zie je een vloeistof thermometer. 

Zet de namen bij de juiste nummers

Schaalverdeling

Stijgbuis

Reservoir

Vraag 3: Door het breder maken van de stijgbuis van een thermometer wordt:

1. Het bereik groter en de nauwkeurigheid kleiner
2. Het bereik groter en de nauwkeurigheid groter
3. Het bereik kleiner en de nauwkeurigheid kleiner
4. Het bereik kleiner en de nauwkeurigheid groter

Vraag 4: Tussen de graadstrepen van een vloeistofthermometer zit steeds een bepaalde afstand. Hoe moet je de stijgbuis en het reservoir aanpassen als je een grotere afstand wilt tussen de graadstrepen?

1. De stijgbuis nauwer maken en het reservoir groter
2. De stijgbuis nauwer maken en het reservoir kleiner
3. De stijgbuis wijder maken en het reservoir groter
4. De stijgbuis wijder maken en het reservoir kleiner

Vraag 5: Welk voordeel heeft een grotere afstand tussen de graadstrepen van een vloeistofthermometer?

Vraag 6: Welke nadelen heeft een grotere afstand tussen de graadstrepen van een vloeistofthermometer?

Vraag 7

Sleep het juiste antwoord naar de puntjes waar hij hoort.

a) Een vloeistof die warmer wordt,

b) Een vloeistof die afkoelt, 

c) In het reservoir van een thermometer bevindt zich 

.......................................

.......................................

.......................................

zet uit

krimpt

alcohol

water

zet uit

krimpt

Vraag 8: Vul de zinnen aan: 

Als de temperatuur stijgt,

Als de thermometer gevoeliger is 

Als de temperatuur daalt,

Als de stijgbuis wijder wordt 

is de stijgbuis dunner.

zet de vloeistof in het reservoir uit

stijgt de vloeistof minder

zakt het vloeistofniveau in de stijgbuis

Vraag 9: Waarom zetten stoffen uit bij warmte en krimpen ze bij kou? Geef een duidelijke uitleg over wat er met de deeltjes in de vloeistof gebeurt.

Vraag 11: Bekijk de afbeelding met thermometer A en B (klik om in te zoomen).

Wat is waar?

1. A is het nauwkeurigst, A heeft het grootste meetbereik
2. A is het nauwkeurigst, B heeft het grootste meetbereik
3. B is het nauwkeurigst, A heeft het grootste meetbereik
4. B is het nauwkeurigst, B heeft het grootste meetbereik

Vraag 10: Waarom is het belangrijk dat de vloeistof in een thermometer niet verdampt? Wat zou er gebeuren als dat wel het geval is?

Antwoorden open vragen

Vraag 1

Een vloeistofthermometer werkt door een vloeistof, zoals kwik of alcohol, die uitzet als het warmer wordt en krimpt als het kouder wordt, waardoor de temperatuur zichtbaar wordt bij de schaalverdeling.

Vraag 5

De thermometer is gevoeliger. Je kan dan preciezer zien wat de temperatuur is. Je kan dan bijvoorbeeld beter het verschil tussen 22,4°C en 22,5°C zien.

Vraag 6

De thermometer heeft vaak een klein bereik, hij kan niet hele hoge of hele lage temperaturen meten. Als je de thermometer een groot zou willen geven krijg je een enorm lange en onhandige thermometer hebben, dat kan natuurlijk niet.

Vraag 9

Stoffen zetten uit bij warmte omdat de deeltjes sneller bewegen en verder uit elkaar gaan staan. Bij kou bewegen de deeltjes langzamer en komen dichter bij elkaar.

Vraag 10

Als een stof verdampt wordt het gasvorming. Het volume wordt dan ineens veel groter. De thermometer zal uit elkaar klappen omdat de inhoudt 'te groot' wordt. De thermometer is kapot.