4 vwo hoofdstuk 4 uitwerkingen
Hoofdstuk 4 Eigenschappen van stoffen en materialen
4.1 Het molecuulmodel
Opgave 1
► Of een uitspraak natuurkundig gezien goed of fout is, leid je af met molecuulmodel en de
begrippen warmte en temperatuur.
a Fout
Er is warmte de kamer uitgegaan.
Toelichting: kou is geen energievorm.
b Fout
De moleculen in de lucht bewegen overdag sneller dan ’s nachts.
Toelichting: de temperatuur is overdag hoger dan ’s nachts. Hoe hoger de temperatuur, hoe sneller de
moleculen bewegen.
c Goed
d Goed
e Fout
De gemiddelde afstand tussen de moleculen in de lucht is ’s nachts even groot als overdag.
Toelichting: de ruimte is afgesloten. Het aantal moleculen lucht verandert dus niet tijdens afkoelen.
Opgave 2
► Een temperatuur reken je om met de formule voor temperatuur.
TCelsius = Tkelvin − 273,15
a 25 = Tkelvin − 273,15
Tkelvin = 298,15 K
Afgerond: 298 K.
b −4 = Tkelvin − 273,15
Tkelvin = 269,15 K
Afgerond: 269 K.
c TCelsius = 4 − 273,15
TCelsius = −269,15 °C
Afgerond: −269 °C.
d TCelsius = 293 − 273,15
TCelsius = 19,85 °C
Afgerond: 20 °C.
Opgave 3
► Dat je de deodorant na een tijdje ruikt, leg je uit door het molecuulmodel toe te passen op fasen
en faseovergangen.
De deodorant verdampt en is dan gasvormig. De moleculen bewegen vrij in alle richtingen. Na een
tijdje bereiken de moleculen je neus en dan ruik je ze.
© ThiemeMeulenhoff bv 11e ed. versie 1.0 Pagina 1 van 25
, 4 vwo hoofdstuk 4 uitwerkingen
Opgave 4
a ► Het ontstaan van ijs verklaar je met de aanwezigheid van waterdamp in de lucht.
Als je het vriesvak opent, gaat er warmere lucht met waterdamp naar binnen. Als je het vriesvak weer
sluit, koelt de waterdamp in het vriesvak zo snel af dat de waterdamp direct overgaat in de vaste stof
ijs.
b Twee van de volgende manieren:
– De deur zo kort mogelijk openen.
– De deur zo min mogelijk openen.
– Warm voedsel eerst laten afkoelen voor je het in de vriezer doet: warme lucht bevat meer
waterdamp dan koude lucht.
Opgave 5
a ► Wat er gebeurt met de gemiddelde kinetische energie van de moleculen, leg je uit met het
verband tussen de gemiddelde snelheid van de moleculen en de temperatuur.
De temperatuur is een maat voor de gemiddelde snelheid van de moleculen. Als de temperatuur daalt,
daalt de (gemiddelde) snelheid van de moleculen. Dus neemt de gemiddelde kinetische energie af.
b ΔTCelsius = 63 − (−80) = 143 °C
c ► Bij omrekenen van temperaturen gebruik je de formule voor temperatuur.
TCelsius = Tkelvin − 273,15
Hieruit volgt: Tkelvin = TCelsius + 273,15
ΔTkelvin = (63 + 273,15) − (−80 + 273,15) = 143 K
d ► Dat een temperatuur van −80 K niet mogelijk is, leg je uit met het begrip absolute nulpunt.
Als de temperatuur daalt, dan daalt de snelheid van de moleculen.
Bij het absolute nulpunt staan de moleculen stil. Dan is de temperatuur 0 K.
Een lagere temperatuur dan 0 K is dus niet mogelijk.
Opgave 6
a ► Of de spleten smaller of breder worden, beredeneer je met de gevolgen van warmtetoevoer aan
een stof.
Stijgt de temperatuur, dan wordt de afstand tussen de deeltjes in het wegdek groter. De brug zet uit.
De spleten worden smaller.
b ► Waarom het wegdek niet aan de pijlers vastzit, beredeneer je met de gevolgen van het uitzetten
van het wegdek.
Bij temperatuurstijging zet het wegdek uit. Zit het wegdek vast aan een pijler, dan duwt het wegdek de
bovenkant van de pijlers naar rechts. Dan kan een pijler breken.
c ► Waardoor rol B niet in het midden ligt, leg je uit met het verschil in uitzetten van stukken wegdek.
Als het wegdek uitzet, dan wordt de rol naar rechts verplaatst.
Hoe groter de afstand tot het beginpunt, hoe meer het bijbehorende wegdek uitzet.
Bij de rechterpijler is de afstand tot het beginpunt van de brug groter dan bij de linker pijler. Dus bij de
rechterpijler moet de rol zich meer kunnen verplaatsen dan bij de linker pijler.
Daarom ligt rol B wat meer naar links.
© ThiemeMeulenhoff bv 11e ed. versie 1.0 Pagina 2 van 25
, 4 vwo hoofdstuk 4 uitwerkingen
Opgave 7
a ► Dat de as dunner is, leg je uit met het molecuulmodel en het verschil in temperatuur.
Bij een lage temperatuur is de afstand tussen de moleculen kleiner dan bij een hoge temperatuur.
Een kleinere afstand tussen de moleculen betekent een dunnere as.
b ► Dat je de methode niet kunt toepassen op elke plaats in de wereld leg je uit met de plaatselijke
temperatuur en het temperatuurverschil met de as.
Is de plaatselijke temperatuur laag (bijv. op de polen), dan is het gat in het wiel kleiner dan bij
bijvoorbeeld 20 °C. De as heeft dan ook al een lagere temperatuur. De as krimpt bij het afkoelen dan
minder en past dan niet in het gat van het wiel.
Opgave 8
a ► Het volume bereken je met de formule voor de dichtheid.
𝑚𝑚
ρ=
𝑉𝑉
m = 1,00 kg
IJs
ρ = 0,917∙103 kg m−3 (zie Binas tabel 10A)
1,00
Invullen levert: 0,917 ∙ 103 =
𝑉𝑉
1,00
V= = 1,0905∙10 m3
−3
0,917∙103
Afgerond: V = 1,09∙10−3 m3.
Water
ρ = 0,9982∙103 kg m−3 (zie Binas tabel 11)
1,00
Invullen levert: 0,9982 ∙ 103 =
𝑉𝑉
1,00
V= = 1,0018∙10 m3
−3
0,9982∙103
Afgerond: V = 1,00∙10−3 m3.
Waterdamp
ρ = 0,598 kg m−3 (zie Binas tabel 12)
1,00
Invullen levert: 0,598 =
𝑉𝑉
1,00
V= = 1,6722 m3
0,598
Afgerond: V = 1,67 m3.
b ► Wat er gebeurt met de toegevoerde warmte, beredeneer je met het gevolg voor de inwendige
energie van de stof.
Door de warmtetoevoer neemt de inwendige energie van de stof toe. De kinetische energie blijft gelijk
omdat de temperatuur niet verandert. Dus neemt de potentiële energie toe. Dat betekent dat de
warmte wordt gebruikt om de afstand tussen de moleculen te vergroten.
c Bij 100 °C gaat water over in waterdamp, maar tegelijkertijd gaat ook waterdamp over in water. Dat
kan alleen als de moleculen elkaar nog steeds (een beetje) aantrekken.
© ThiemeMeulenhoff bv 11e ed. versie 1.0 Pagina 3 van 25
Hoofdstuk 4 Eigenschappen van stoffen en materialen
4.1 Het molecuulmodel
Opgave 1
► Of een uitspraak natuurkundig gezien goed of fout is, leid je af met molecuulmodel en de
begrippen warmte en temperatuur.
a Fout
Er is warmte de kamer uitgegaan.
Toelichting: kou is geen energievorm.
b Fout
De moleculen in de lucht bewegen overdag sneller dan ’s nachts.
Toelichting: de temperatuur is overdag hoger dan ’s nachts. Hoe hoger de temperatuur, hoe sneller de
moleculen bewegen.
c Goed
d Goed
e Fout
De gemiddelde afstand tussen de moleculen in de lucht is ’s nachts even groot als overdag.
Toelichting: de ruimte is afgesloten. Het aantal moleculen lucht verandert dus niet tijdens afkoelen.
Opgave 2
► Een temperatuur reken je om met de formule voor temperatuur.
TCelsius = Tkelvin − 273,15
a 25 = Tkelvin − 273,15
Tkelvin = 298,15 K
Afgerond: 298 K.
b −4 = Tkelvin − 273,15
Tkelvin = 269,15 K
Afgerond: 269 K.
c TCelsius = 4 − 273,15
TCelsius = −269,15 °C
Afgerond: −269 °C.
d TCelsius = 293 − 273,15
TCelsius = 19,85 °C
Afgerond: 20 °C.
Opgave 3
► Dat je de deodorant na een tijdje ruikt, leg je uit door het molecuulmodel toe te passen op fasen
en faseovergangen.
De deodorant verdampt en is dan gasvormig. De moleculen bewegen vrij in alle richtingen. Na een
tijdje bereiken de moleculen je neus en dan ruik je ze.
© ThiemeMeulenhoff bv 11e ed. versie 1.0 Pagina 1 van 25
, 4 vwo hoofdstuk 4 uitwerkingen
Opgave 4
a ► Het ontstaan van ijs verklaar je met de aanwezigheid van waterdamp in de lucht.
Als je het vriesvak opent, gaat er warmere lucht met waterdamp naar binnen. Als je het vriesvak weer
sluit, koelt de waterdamp in het vriesvak zo snel af dat de waterdamp direct overgaat in de vaste stof
ijs.
b Twee van de volgende manieren:
– De deur zo kort mogelijk openen.
– De deur zo min mogelijk openen.
– Warm voedsel eerst laten afkoelen voor je het in de vriezer doet: warme lucht bevat meer
waterdamp dan koude lucht.
Opgave 5
a ► Wat er gebeurt met de gemiddelde kinetische energie van de moleculen, leg je uit met het
verband tussen de gemiddelde snelheid van de moleculen en de temperatuur.
De temperatuur is een maat voor de gemiddelde snelheid van de moleculen. Als de temperatuur daalt,
daalt de (gemiddelde) snelheid van de moleculen. Dus neemt de gemiddelde kinetische energie af.
b ΔTCelsius = 63 − (−80) = 143 °C
c ► Bij omrekenen van temperaturen gebruik je de formule voor temperatuur.
TCelsius = Tkelvin − 273,15
Hieruit volgt: Tkelvin = TCelsius + 273,15
ΔTkelvin = (63 + 273,15) − (−80 + 273,15) = 143 K
d ► Dat een temperatuur van −80 K niet mogelijk is, leg je uit met het begrip absolute nulpunt.
Als de temperatuur daalt, dan daalt de snelheid van de moleculen.
Bij het absolute nulpunt staan de moleculen stil. Dan is de temperatuur 0 K.
Een lagere temperatuur dan 0 K is dus niet mogelijk.
Opgave 6
a ► Of de spleten smaller of breder worden, beredeneer je met de gevolgen van warmtetoevoer aan
een stof.
Stijgt de temperatuur, dan wordt de afstand tussen de deeltjes in het wegdek groter. De brug zet uit.
De spleten worden smaller.
b ► Waarom het wegdek niet aan de pijlers vastzit, beredeneer je met de gevolgen van het uitzetten
van het wegdek.
Bij temperatuurstijging zet het wegdek uit. Zit het wegdek vast aan een pijler, dan duwt het wegdek de
bovenkant van de pijlers naar rechts. Dan kan een pijler breken.
c ► Waardoor rol B niet in het midden ligt, leg je uit met het verschil in uitzetten van stukken wegdek.
Als het wegdek uitzet, dan wordt de rol naar rechts verplaatst.
Hoe groter de afstand tot het beginpunt, hoe meer het bijbehorende wegdek uitzet.
Bij de rechterpijler is de afstand tot het beginpunt van de brug groter dan bij de linker pijler. Dus bij de
rechterpijler moet de rol zich meer kunnen verplaatsen dan bij de linker pijler.
Daarom ligt rol B wat meer naar links.
© ThiemeMeulenhoff bv 11e ed. versie 1.0 Pagina 2 van 25
, 4 vwo hoofdstuk 4 uitwerkingen
Opgave 7
a ► Dat de as dunner is, leg je uit met het molecuulmodel en het verschil in temperatuur.
Bij een lage temperatuur is de afstand tussen de moleculen kleiner dan bij een hoge temperatuur.
Een kleinere afstand tussen de moleculen betekent een dunnere as.
b ► Dat je de methode niet kunt toepassen op elke plaats in de wereld leg je uit met de plaatselijke
temperatuur en het temperatuurverschil met de as.
Is de plaatselijke temperatuur laag (bijv. op de polen), dan is het gat in het wiel kleiner dan bij
bijvoorbeeld 20 °C. De as heeft dan ook al een lagere temperatuur. De as krimpt bij het afkoelen dan
minder en past dan niet in het gat van het wiel.
Opgave 8
a ► Het volume bereken je met de formule voor de dichtheid.
𝑚𝑚
ρ=
𝑉𝑉
m = 1,00 kg
IJs
ρ = 0,917∙103 kg m−3 (zie Binas tabel 10A)
1,00
Invullen levert: 0,917 ∙ 103 =
𝑉𝑉
1,00
V= = 1,0905∙10 m3
−3
0,917∙103
Afgerond: V = 1,09∙10−3 m3.
Water
ρ = 0,9982∙103 kg m−3 (zie Binas tabel 11)
1,00
Invullen levert: 0,9982 ∙ 103 =
𝑉𝑉
1,00
V= = 1,0018∙10 m3
−3
0,9982∙103
Afgerond: V = 1,00∙10−3 m3.
Waterdamp
ρ = 0,598 kg m−3 (zie Binas tabel 12)
1,00
Invullen levert: 0,598 =
𝑉𝑉
1,00
V= = 1,6722 m3
0,598
Afgerond: V = 1,67 m3.
b ► Wat er gebeurt met de toegevoerde warmte, beredeneer je met het gevolg voor de inwendige
energie van de stof.
Door de warmtetoevoer neemt de inwendige energie van de stof toe. De kinetische energie blijft gelijk
omdat de temperatuur niet verandert. Dus neemt de potentiële energie toe. Dat betekent dat de
warmte wordt gebruikt om de afstand tussen de moleculen te vergroten.
c Bij 100 °C gaat water over in waterdamp, maar tegelijkertijd gaat ook waterdamp over in water. Dat
kan alleen als de moleculen elkaar nog steeds (een beetje) aantrekken.
© ThiemeMeulenhoff bv 11e ed. versie 1.0 Pagina 3 van 25
