Samenvatting wetten en formules:
Opgave 1
Een stoel staat met vier poten op de grond. Elke poot heeft een oppervlakte van 0,005 m². De stoel heeft een massa van 5 kg. Op de stoel zit en persoon die een zwaartekracht op de stoel uitoefend van 600 N. Bereken de druk van één stoelpoot op de grond?
Opgave 2
Een voorwerp met een massa van 108 kg heeft een oppervlakte van 18 cm2.
Bereken de druk onder dat oppervlakte?
Opgave 3
Een voorwerp met een oppervlakte van 5 cm2 veroorzaakt een druk van 79.2 N/cm2.
Bereken de massa van dit voorwerp?
Opgave 4
Onderzoeksvraag: Wat is pijnlijker (en heeft dus een hogere druk): een olifant of een vrouw op naaldhakken?
Geef in een verhaaltje duidelijk een berekening en trek daaruit een conclusie.
Opgave 5
De druk is nu 100 Pa in een afgesloten vat. Een afgesloten vat betekent dat er geen stof meer bij of af gaat.j Dit vat wordt nu 4x kleiner. Wat is nu de druk?
Opgave 6
De druk is 10 Pa in een afgesloten vat. Je hebt te maken met een niet samen te drukken vloeistof. Kan de druk probleemloos verdubbeld worden? Verklaar je antwoord.
Opgave 7
De temperatuur worden aangegeven in oC en oK.
Opgave 8
In een tank bevindt zich een gas onder een druk van 5 bar. De temperatuur was 20 oC en gaat met 5 graden omhoog. Wat wordt de druk?
Opgave 9
Beschrijf de werking van de airco. Gebruik hierbij de aggregatietoestanden van stoffen.
Uitgewerkte voorbeelden
Hoeveel Helium zit er in een tank van 200 liter. De druk in de tank is 30 bar en de temperatuur is 20 oC.
p * V = n * R * T => 30 * 105 * 200 * 10-3 = n * 8,31 * 293
De bovenstaande regel heeft een toelichting nodig. We zijn begonnen met het noteren van de ideale gaswet. Hierin komt de waarde voor 'n' in voor en deze kunnen we opzetten naar grammen in combinatie met de het massagetal van Helium. Dis trouwens 4 gram per mol.
De druk is gegeven in bar. Voor de formules moeten we echter alle drukken in Pascal gebruiken. Dus moeten we de bar omzetten naar Pascal. We weten dat 1 bar gelijk is aan 100000 Pa oftewel we moeten ded ruk vermenigvuldigen met 100000 (105).
Het volume is gegeven in liters. We weten dat 1 liter bestaat uit een kubus van 10 bij 10 bij 10 cm. Maar berekeningen met gassen moeten in kubieke meters. Om van liters naar kubieke meters te gaan moeten we dus delen door 1000. In de wetenschappelijke notatie is dat 10-3.
Als laatste is er nog de temperatuur. De temperatuur in Celcius gegeven moeten we omzetten naar Kelvin. Dus tellen we hier 273 bij op om uiteindelijk op 293 oK uit te komen.
n = (30 * 105 * 200 * 10-3) / (8,31 * 293) => n = 246 mol
De hoeveelheid Helium is nu bekend, namelijk 246 mol. Het massgetal van Helium kunnen we opzoeken in het Binas tabellenboek en is 4 g/mol. Dus het totaal gewicht aan Helium is:
246 * 4 = 985,7 g
De drukin een ruimte van 20 liter is 3,0 bar bij een temeperatuur van 17 oC. De temperatuur wordt verhoogd. De druk neemt toe tot 3,5 bar. Bereken de nieuwe temperatuur.
Wanneer we deze opgave goed bekijken dan hebben we twee situaties. In beide gevallen blijft de hoeveelheid gas gelijk. Hierdoor kunnen we de wetten van Gay-Lussac gebruiken en wanneer we beide gebruiken dan krijgen we de formule:
Vullen we in wat we weten krijgen we:
De temperatuur in de tweede situatie in Celcius is dus 338,3-273 = 65,3 oC.
Opgave 10
In een tank van 1000 liter zit met een temperatuur van 30 oC een gas onder een druk van 30 bar. Dit gas, koelmiddel R134a, heeft een molmassa (massa getal) van 102 g/mol.
Opgave 11
Stel een airco zal ook werken op Helium. Het systeem heeft een inhoud van 200 liter bij 20 bar en een temperatuur van 30 oC.
Opgave 12
Wat valt je op aan de gewichten bij de gassen He, H en R134a? Kun je hier een conclusie uit trekken?