Transcript PPT Gas Vloeistof

Natuurkunde V6:
M.Prickaerts
21-02-13
Molecuultheorie
• Stoffen zijn opgebouwd uit zeer kleine
deeltjes, moleculen, die weer opgebouwd zijn uit
atomen
• Tussen moleculen werken zwakke
aantrekkingskrachten, vanderwaalskrachten
• Er is ruimte tussen moleculen; intermoleculaire
ruimte
• Moleculen zijn voortdurend in beweging en komen
daarbij met elkaar in botsing, hierbij veranderen de
snelheden waardoor een molecuul geen constante
snelheid heeft
Inwendige energie
• Moleculen zijn altijd in beweging waardoor
ze kinetische energie hebben
• Daarnaast oefenen ze krachten op elkaar uit
waardoor ze potentiële energie hebben
• Des te groter de afstand, hoe groter de
potentiële energie (bekend)
• Ekin+Epot=Einwendig
Aggregatietoestanden
• Vast; Vaste plaats, regelmatig rooster,
trillen zacht op vaste plek
• Bij hogere temperatuur, harder trillen, meer
ruimte tussen moleculen, stof zet uit
• Vloeibaar; Geen vaste plaats, bewegen kriskras
langs elkaar door, grotere ruimte dan bij vast
• Gas; Geen vaste plaats, grote afstand van elkaar,
grote snelheid (krachten) onafhankelijke deeltjes
(diffusie)
Faseovergangen
Faseovergang
• Voor iedere faseovergang is energie nodig/
komt energie vrij
• Staat in binas, let op de eenheden
Temperatuur
•
•
•
•
Diverse eenheden
Celsius, Kelvin, Fahrenheit enz.
Zegt iets over de gemiddelde kinetische energie
Temperatuurstijging neemt de gemiddelde
kinetische energie dus ook toe
• Natuurkunde; Kelvin, berust op bewegingen
• C>K +273,15
• K>C -273,15
Hydraulisch werktuig 1 + v.b.
opg.
Een hydraulisch werktuig bestaat uit 2 cilinders
die met elkaar verbonden zijn door een buis of
slang gevuld met vloeistof. Hierop liggen zuigers.
?N
7N
Oppervlakte
= 4 cm2
Oppervlakte
= 32 cm2
Hydraulische
vloeistof
P kleine zuiger
= P grote zuiger
F
A
De druk onder de zuigers is hetzelfde
(dezelfde hoogte in vloeistof)
F
=
7
=
4
F=
Bereken de kracht op de blauwe zuiger
A
F
Er is dus een krachtvergroting
Van 8 X !!!!!
32
7 x 32
4
F = 56 N
Hydraulisch werktuig 2 +
v.b. opg.
vb
13,5 cm
1,5 cm
A = 2 cm2
De oppervlakte van de grote cilinder is 9 x zo groot
De kracht op de grote cilinder is dan ook 9 x zo groot
De hoeveelheid vloeistof die verplaats wordt = constant
Kleine cilinder : klein oppervlak, grote lengte
Grote cilinder : groot oppervlak, kleine lengte
Als je de kleine zuiger 13,5 cm verplaatst dan zal de grote
cilinder zich 1/9 van deze afstand verplaatsen.
In bovenstaand voorbeeld is dit dan 13,5 :9 = 1,5 cm
A = 18 cm2
Simulatie hydraulische pomp
Tijdens opgaande beweging van de
pomphendel
wordt er olie in de cilinderpomp getrokken.
Door de aanzuigende
werking komt de
kleine kogel los en
wordt de grote kogel
vastgezogen.
Tijdens neergaande beweging van de
pomphendel
wordt de olie in de hoofdcilinder gepompt.
Hierdoor
gaat de zuigerstang omhoog.
De kleine kogel sluit
de weg af door de
neerwaarts gedrukte
olie, de grote kogel
komt hierdoor los.
De roze gekleurde olie staat onder druk.
Blijven pompen …
Kleine en grote sluitkogel
en op …
en neer …
en op …
en neer …
en op …
… en neer.
Zo is wel hoog genoeg,
laten we
de zuigerstang nu maar
zakken.
Ontsluiter openen
Door het eigengewicht
van de
zuigerstang zakt de
zuigerstang, eventueel
geholpen door de
aanwezige last.
En we zijn weer bij de
Beginstand aanbeland.
herhaling
Bereken het volume (V)
Afleiding vloeistofdruk formule dl1 +
voorbeeld 4 berekening
Stap 1
V=lxbxh
V = 0,2 x 0,1 x 2
V = 0,04 m3
Bereken de massa (m)
Stap 2
m =  x V
2m
2m
m = 800 x 0,04
m = 32 kg
Bereken zwaartekracht (Fz)
Stap 3
0,2 m
Fz = m x g
0,1 m
0,2 m
0,1 m
Fz = 32 x 10
Fz = 320 N
Bereken de druk (P)
P=
P=
Stap 4
F
Hoe groot is de druk op 2 m diepte in een bak
gevuld met olie ( = 800 kg/m3).
A=lxb
Kies een oppervlakte
320 N
A = 0,2 x 0,1
Beschouw het als een balk die gemaakt is van olie.
0,02 m2
A = 0,02 m2
(Je hebt als eens een druk van een ijzeren balk berekend)
A
P = 16000 N/m2
maakt niet uit hoe groot !
Bereken op dezelfde manier de druk op de bodem
van bovenstaande balk
Bereken het volume (V)
Stap 1
V=lxbxh
P=
Afleiding vloeistofdruk formule dl2
F
A=lxb
A
V = 0,2 x 0,1 x 2
V = 0,04 m3
P=
Bereken de massa (m)
m = V x 
F
Fz = m x g
lxb
Stap 2
P=
m = 0,04 x 800
m = 32 kg
Bereken zwaartekracht (Fz)
Stap 3
P=
lxb
Vx xg
P=
lxbxh
Bereken de druk (P)
P=
xxg
lxb
Fz = 320 N
P=
V=lxbxh
lxb
Fz = m x g
Fz = 32 x 10
m = V x 
mxg
Stap 4
P= hxxg
Formule voor
vloeistofdruk
F
A
A=lxb
320 N
A = 0,2 x 0,1
0,02 m2
A = 0,02 m2
P = 16000 N/m2
Valversnelling in N/kg
Dichtheid in kg/m3
Hoogte (diepte) in m
Uit voorbeeld
P = 2 x 800 x 10
= 16000 N/m2 (Pa)
Voorbeeld 5 berekening
De duikboot hiernaast maakt onderwater foto’s.
Het kijkglas in de duikboot kan een maximale druk
van 220000 Pa verdragen.
a] Bereken tot welke diepte deze duikboot in zout water ( = 1030 kg/m3)
maximaal kan afdalen.
Pvl = h x  x g
220000 = h x 1030 x 10
h = 21,36 m
b] Het kijkglas heeft een oppervlakte van 25 dm2. Bereken de kracht op het
glas als deze duikboot 12 m diep is.
Pvl = h x  x g
25 dm2 = 0,25 m2
Pvl = 12 x 1030 x 10
Pvl = 123600 Pa
F
P=
A
 123600 =
F
0,25
 F = 30900 N