Hoofdstuk 7 Materialen en verschijnselen
7.4.1 Materie en eigenschappen van materialen
Er zijn vier basiselementen: aarde, water, lucht en vuur. Later werden licht en geluid toegevoegd.
Sto en onderscheiden zich door geur, kleur, smaak, brandbaarheid, giftigheid en bijvoorbeeld
kook- en smeltpunt. Verschijnselen zoals licht, elektriciteit, magnetisme, dichtheid en krimpen zijn
terug te voeren op de eigenschappen van moleculen en atomen in de vorm waarin ze voorkomen.
Molecuul
Het kleinste deeltje van een stof dat alle eigenschappen heeft van die stof is het molecuul.
- Gas: moleculen zweven vrij om elkaar heen.
- Vloeistof: deeltjes bewegen langs elkaar.
- Vaste stof: moleculen zitten aan elkaar vast.
Atoom
Een molecuul is opgebouwd uit nog kleinere deeltjes, atomen. Zoals:
Zuurstof (O), Waterstof (H), Koolstof (C), Stikstof (N), IJzer (Fe), Kwik (Hg) en Goud (Au).
Sto en komen in zuivere vorm voor, zo bestaat ijzer uitsluitend uit ijzeratomen. Maar meestal zijn
het verbindingen van atomen, zoals water: H2O > zuurstof (O) en waterstof (H).
7.4.2 Aggregatiefase
Aggregatiefase
De aggregatiefase (ook wel gewoon fase) van een stof
is hoe de stof er in zuivere vorm uit ziet. De bekendste
aggregatiefasen zijn vaste stof, vloeistof en gas. De
aggregatiefasen gelden altijd voor een zuivere stof bij
een bepaalde temperatuur en (lucht)druk.
Water kan bijvoorbeeld in vaste stof (ijs), vloeibaar
(water) en gas (waterdamp) voorkomen.
Tussen de fasen zijn overgangen: het smeltpunt waarbij vast overgaat in vloeibaar. En het
kookpunt waarbij vloeibaar overgaat in gas.
-Condensatie > gas wordt vloeibaar
-Stolling > vloeibaar wordt vast
-Sublimeren > vast wordt direct gas
-Rijpen > gas wordt direct vast
7.4.3 Massa, volume en dichtheid
Een voorwerp heeft een massa, het gewicht (kg) van een hoeveelheid materie. Massa is niet
afhankelijk van temperatuur en druk.
Volume geeft aan welke ruimte een voorwerp in beslag neemt, je kan het meten en het wordt
uitgedrukt in kubieke meter (m3). Het volume van een hoeveelheid stof is wel afhankelijk van
temperatuur en druk.
De dichtheid van de stof geeft aan hoeveel massa een bepaald volume van deze stof bevat. Dit
wordt uitgedrukt in kilogram per kubieke meter (kg/m3). Het kan ook worden uitgedrukt in gram
per kubieke centimeter (g/cm3) of kilogram per kubieke decimeter (kg/dm3). Dichtheid is
samengesteld uit volume en massa en is dus afhankelijk van temperatuur en druk.
ff
, Water
Bijna 70% van de aarde is bedekt met water, een groot deel van het zoete water op aarde is
bevroren en ligt rondom de Noord- en Zuidpool.
Water is bijzonder in het opzicht dat het de enige stof is die in de vrije natuur in alle drie de fasen
(gas, vloeibaar, vast) voorkomt. Water heeft bij 4°C zijn grootste dichtheid. Ijs is dus lichter dan
water en blijft daardoor drijven.
Oppervlaktespanning
Watermoleculen trekken elkaar een beetje aan en stoten bepaalde sto en af. Doordat
watermoleculen een sterke onderlinge aantrekkingskracht hebben, blijft een waterdruppel aan de
kraan hangen. We noemen dat oppervlaktespanning.
Als er zeep in het water komt, kunnen de watermoleculen elkaar niet meer vasthouden en breekt
de oppervlaktespanning.
7.4.4 Drijven en zinken
Sto en met een dichtheid kleiner dan die van water blijven drijven (olie, piepschuim, etc.). Sto en
met een grotere dichtheid dan water, zullen zinken. En sto en met dezelfde dichtheid als water
zullen zweven.
Drijven en zinken wordt echter niet alleen bepaald door de dichtheid maar ook door de vorm van
de materie. Een bonk van 20 kg ijzer zinkt als baksteen, maar in de vorm van een boot of vat kan
20 kg ijzer blijven drijven. Dat komt door de opwaartse druk onder water.
7.4.5 Wet van Archimedes
Opwaartse kracht
Archimedes (287-212 v.C.) ontdekte dat de opwaartse kracht die een voorwerp in vloeistof of gas
ondervindt, even groot is als de het gewicht van de verplaatste hoeveelheid vloeistof of gas.
Ofwel: elk voorwerp dat je onder water dompelt, verplaatst zijn eigen volume aan water, het
gewicht van het verplaatste water noemde hij opwaartse kracht of druk. Dit is het tegenover-
gestelde van zwaartekracht.
De opwaartse kracht die een lichaam in een vloeistof of gas ondervindt, is even groot als het
gewicht van de verplaatste vloeistof of gas.
7.4.6 Andere krachten
Kracht heeft een grootte en een richting. Het lichaam waarop een kracht wordt uitgeoefend kan
daardoor in beweging komen. Daarbij kan de richting veranderen. Ook de vorm van het lichaam
kan door een kracht veranderen. Dat kan tijdelijk zijn (denk aan een bal of schuimrubber dat weer
terugveert als de kracht ophoudt) of permanent (deuk in een bonk klei).
Er zijn vier fundamentele krachten waar alle andere krachten van zijn afgeleid:
1. Sterke kernkracht: de kracht die de protonen en neutronen in de kern van een atoom bij
elkaar houdt. Als je die kracht kunt vrijmaken, wat met kernenergie gebeurt, komt enorm veel
energie vrij.
2. Elektromagnetische kracht: de kracht waarmee elektronen aan de kern van een atoom zijn
verbonden.
3. Zwakke kernkracht: krachten die een rol spelen bij het uiteenvallen van atomen, zoals het
langzaam uiteenvallen van radioactieve sto en.
4. Zwaartekracht: de kracht die alle materie op grote schaal bij elkaar houdt.
Krachten met hun benamingen
- Veerkracht: indrukken en uitrekken
- Spankracht: gespannen kabels
- Spierkracht: optillen en indrukken
- Magnetische kracht: magneet trekt metalen aan of magneten stoten elkaar af
- Normaalkracht: de tegenkracht die bijvoorbeeld een stoel op jou uitoefent zodat je er niet
doorheen zakt
ff
ff ff ff ff
7.4.1 Materie en eigenschappen van materialen
Er zijn vier basiselementen: aarde, water, lucht en vuur. Later werden licht en geluid toegevoegd.
Sto en onderscheiden zich door geur, kleur, smaak, brandbaarheid, giftigheid en bijvoorbeeld
kook- en smeltpunt. Verschijnselen zoals licht, elektriciteit, magnetisme, dichtheid en krimpen zijn
terug te voeren op de eigenschappen van moleculen en atomen in de vorm waarin ze voorkomen.
Molecuul
Het kleinste deeltje van een stof dat alle eigenschappen heeft van die stof is het molecuul.
- Gas: moleculen zweven vrij om elkaar heen.
- Vloeistof: deeltjes bewegen langs elkaar.
- Vaste stof: moleculen zitten aan elkaar vast.
Atoom
Een molecuul is opgebouwd uit nog kleinere deeltjes, atomen. Zoals:
Zuurstof (O), Waterstof (H), Koolstof (C), Stikstof (N), IJzer (Fe), Kwik (Hg) en Goud (Au).
Sto en komen in zuivere vorm voor, zo bestaat ijzer uitsluitend uit ijzeratomen. Maar meestal zijn
het verbindingen van atomen, zoals water: H2O > zuurstof (O) en waterstof (H).
7.4.2 Aggregatiefase
Aggregatiefase
De aggregatiefase (ook wel gewoon fase) van een stof
is hoe de stof er in zuivere vorm uit ziet. De bekendste
aggregatiefasen zijn vaste stof, vloeistof en gas. De
aggregatiefasen gelden altijd voor een zuivere stof bij
een bepaalde temperatuur en (lucht)druk.
Water kan bijvoorbeeld in vaste stof (ijs), vloeibaar
(water) en gas (waterdamp) voorkomen.
Tussen de fasen zijn overgangen: het smeltpunt waarbij vast overgaat in vloeibaar. En het
kookpunt waarbij vloeibaar overgaat in gas.
-Condensatie > gas wordt vloeibaar
-Stolling > vloeibaar wordt vast
-Sublimeren > vast wordt direct gas
-Rijpen > gas wordt direct vast
7.4.3 Massa, volume en dichtheid
Een voorwerp heeft een massa, het gewicht (kg) van een hoeveelheid materie. Massa is niet
afhankelijk van temperatuur en druk.
Volume geeft aan welke ruimte een voorwerp in beslag neemt, je kan het meten en het wordt
uitgedrukt in kubieke meter (m3). Het volume van een hoeveelheid stof is wel afhankelijk van
temperatuur en druk.
De dichtheid van de stof geeft aan hoeveel massa een bepaald volume van deze stof bevat. Dit
wordt uitgedrukt in kilogram per kubieke meter (kg/m3). Het kan ook worden uitgedrukt in gram
per kubieke centimeter (g/cm3) of kilogram per kubieke decimeter (kg/dm3). Dichtheid is
samengesteld uit volume en massa en is dus afhankelijk van temperatuur en druk.
ff
, Water
Bijna 70% van de aarde is bedekt met water, een groot deel van het zoete water op aarde is
bevroren en ligt rondom de Noord- en Zuidpool.
Water is bijzonder in het opzicht dat het de enige stof is die in de vrije natuur in alle drie de fasen
(gas, vloeibaar, vast) voorkomt. Water heeft bij 4°C zijn grootste dichtheid. Ijs is dus lichter dan
water en blijft daardoor drijven.
Oppervlaktespanning
Watermoleculen trekken elkaar een beetje aan en stoten bepaalde sto en af. Doordat
watermoleculen een sterke onderlinge aantrekkingskracht hebben, blijft een waterdruppel aan de
kraan hangen. We noemen dat oppervlaktespanning.
Als er zeep in het water komt, kunnen de watermoleculen elkaar niet meer vasthouden en breekt
de oppervlaktespanning.
7.4.4 Drijven en zinken
Sto en met een dichtheid kleiner dan die van water blijven drijven (olie, piepschuim, etc.). Sto en
met een grotere dichtheid dan water, zullen zinken. En sto en met dezelfde dichtheid als water
zullen zweven.
Drijven en zinken wordt echter niet alleen bepaald door de dichtheid maar ook door de vorm van
de materie. Een bonk van 20 kg ijzer zinkt als baksteen, maar in de vorm van een boot of vat kan
20 kg ijzer blijven drijven. Dat komt door de opwaartse druk onder water.
7.4.5 Wet van Archimedes
Opwaartse kracht
Archimedes (287-212 v.C.) ontdekte dat de opwaartse kracht die een voorwerp in vloeistof of gas
ondervindt, even groot is als de het gewicht van de verplaatste hoeveelheid vloeistof of gas.
Ofwel: elk voorwerp dat je onder water dompelt, verplaatst zijn eigen volume aan water, het
gewicht van het verplaatste water noemde hij opwaartse kracht of druk. Dit is het tegenover-
gestelde van zwaartekracht.
De opwaartse kracht die een lichaam in een vloeistof of gas ondervindt, is even groot als het
gewicht van de verplaatste vloeistof of gas.
7.4.6 Andere krachten
Kracht heeft een grootte en een richting. Het lichaam waarop een kracht wordt uitgeoefend kan
daardoor in beweging komen. Daarbij kan de richting veranderen. Ook de vorm van het lichaam
kan door een kracht veranderen. Dat kan tijdelijk zijn (denk aan een bal of schuimrubber dat weer
terugveert als de kracht ophoudt) of permanent (deuk in een bonk klei).
Er zijn vier fundamentele krachten waar alle andere krachten van zijn afgeleid:
1. Sterke kernkracht: de kracht die de protonen en neutronen in de kern van een atoom bij
elkaar houdt. Als je die kracht kunt vrijmaken, wat met kernenergie gebeurt, komt enorm veel
energie vrij.
2. Elektromagnetische kracht: de kracht waarmee elektronen aan de kern van een atoom zijn
verbonden.
3. Zwakke kernkracht: krachten die een rol spelen bij het uiteenvallen van atomen, zoals het
langzaam uiteenvallen van radioactieve sto en.
4. Zwaartekracht: de kracht die alle materie op grote schaal bij elkaar houdt.
Krachten met hun benamingen
- Veerkracht: indrukken en uitrekken
- Spankracht: gespannen kabels
- Spierkracht: optillen en indrukken
- Magnetische kracht: magneet trekt metalen aan of magneten stoten elkaar af
- Normaalkracht: de tegenkracht die bijvoorbeeld een stoel op jou uitoefent zodat je er niet
doorheen zakt
ff
ff ff ff ff
