3.1 Introductie
Stoffen en moleculen
Om een vast voorwerp te vervormen is er veel kracht nodig, een vloeistof is makkelijk en een gas vult
vanzelf de ruimte. Dit kan je verklaren door ervan uit te gaan dat alle stoffen uit moleculen bestaan,
die meer of minder aan elkaar vastzitten.
Er zijn 3 fases: vast, vloeibaar en gas. Er zijn ook nog 6 faseovergangen: smelten en stollen,
verdampen en condenseren, rijpen en sublimeren. Rijpen is van gas naar vast. In ijs zitten de
onzichtbare moleculen stevig vast en trillen om hun positie heen. In water zitten ze niet vast maar
plakken ze nog wel een beetje. Wel kunnen ze hier langs elkaar bewegen. Met gas bewegen de
moleculen vrij in de ruimte tussen alles door, de gemiddelde afstand is dan ook relatief groot.
Er zijn veel verschillende stoffen, dus ook veel verschillende moleculen. Moleculen zijn
onzichtbare kleine deeltjes. Die uit atomen bestaan. Er zijn ruim 100 verschilleden soorten
atomen: de elementen. Sommige stoffen, zoals zuivere metalen bestaan uit één atoom
soort. Atomen zijn opgebouwd uit een relatief zware kern met daaromheen bewegende
elektronen met een zeer kleine massa. De massa van een atoom wordt daardoor bepaald
door de massa van de kern, dus hebben atomen met een grotere atomaire massa een
zwaardere kern.
Moleculen kunnen alleen in beeld gebracht worden doormiddel van een
elektronenmicroscoop.
Zware en lichte stoffen
Om stoffen te vergelijken wat betreft hun zwaarte kijk je naar de massa van een even groot
volume. Je vergelijkt dan de dichtheid het aantal kg per kubieke meter
ρ = m/ V
ρ = dichtheid (in kg/m3)
m = massa (in kg)
V = volume (in m3)
De dichtheid van metalen wordt bepaald door de massa’s van een atomen.
Een grotere atoomkern trekt harder aan het grotere aantal elektronen eromheen, waardoor
het atoom als geheel niet veel groter is. Dit betekent, dus dat een 2x zo zwaar element niet
een 2x zo groot volume hebben.
Gasdruk
De kracht verandert niet als je de band harder oppompt, want de massa van de fiets plus berijder
verandert niet. De veerkracht per cm2 van de lucht in je band neemt toe, als je meer lucht in je band
pompt. De grootheid die aangeeft hoe hard je band is opgepompt is niet een kracht maar p in Pascal
(Pa=N/M2). De druk van gas/ vloeistof geeft de kracht aan die de gas/ vloeistof op 1m 2 uitoefent:
p=F/A. p=druk, F de kracht(N) en A de oppervlakte(m 2)
, 3.2 Deeltjesmodel
Eigenschappen van gassen
Hoe meer lucht in je band gaat, hoe groter de druk wordt en hoe meer kracht het kost om het op te
pompen. De druk wordt groter doordat het volume van de opgesloten lucht kleiner wordt. In beide
gevallen neemt de druk toe doordat de dichtheid van de opgesloten ruimte toeneemt. Daarnaast
neemt de druk toe als de temperatuur stijgt.
Deeltjesmodel van een gas
Het verband tussen de grootheden: druk, volume en temperatuur kun je verklaren met een
deeltjesmodel van een gas. Een model is een vereenvoudigen versie van de werkelijkheid. In
het deeltjesmodel bestaat een afgesloten hoeveelheid gas uit een grote verzameling heel
kleine deeltjes.
Gasmodel:
Overgrote deel van het volume is leeg, de gasdeeltjes zijn zo klein dat ze een
verwaarloosbaar klein deel van de ruimte innemen.
De gasdeeltjes bewegen kriskras door de ruimte en botsen volkomen
veerkrachtig tegen elkaar en tegen de wanden.
De gasdeeltjes bewegen door alle onderlinge botsingen met wisselende
snelheden rond een bepaalde gemiddelde snelheid.
Het gemiddelde van de snelheden van alle deeltjes van de afgesloten hoeveelheid
gas is een maat voor de macroscopische grootheid temperatuur. Hoe hoger de
temperatuur van het gas, des te groter is de gemiddelde snelheid van de deeltjes.
Gasdruk en het deeltjesmodel
De druk van een gas kun je met het deeltjesmodel van gas verklaren door alle botsingen van
de deeltjes van het gas tegen een wand en tegen elkaar. Onder de druk van een gas of een
vloeistof wordt de kracht (in N) die het gas of de vloeistof per m 2 op een wand uitoefent
verstaan. Eenheid van druk is N/m2 en heet pascal (Pa).
Gasdruk meten
Er zijn verschillende manier om druk van een gas te meten.
1 van de manieren is met een metaalbarometer:
Met een metaalbarometer kan je de druk van de buitenlucht meten.
Een andere manier voor het meten van druk is met een metaalmanometer:
Een metaalmanometer meet het drukverschil tussen een afgesloten hoeveelheid gas en de
buitenlucht.
De laatste manier is met een vloeistofmanometer:
Met een vloeistofmanometer meet je het kleine drukverschil van een afgesloten
hoeveelheid gas en de buitenlucht.
Stoffen en moleculen
Om een vast voorwerp te vervormen is er veel kracht nodig, een vloeistof is makkelijk en een gas vult
vanzelf de ruimte. Dit kan je verklaren door ervan uit te gaan dat alle stoffen uit moleculen bestaan,
die meer of minder aan elkaar vastzitten.
Er zijn 3 fases: vast, vloeibaar en gas. Er zijn ook nog 6 faseovergangen: smelten en stollen,
verdampen en condenseren, rijpen en sublimeren. Rijpen is van gas naar vast. In ijs zitten de
onzichtbare moleculen stevig vast en trillen om hun positie heen. In water zitten ze niet vast maar
plakken ze nog wel een beetje. Wel kunnen ze hier langs elkaar bewegen. Met gas bewegen de
moleculen vrij in de ruimte tussen alles door, de gemiddelde afstand is dan ook relatief groot.
Er zijn veel verschillende stoffen, dus ook veel verschillende moleculen. Moleculen zijn
onzichtbare kleine deeltjes. Die uit atomen bestaan. Er zijn ruim 100 verschilleden soorten
atomen: de elementen. Sommige stoffen, zoals zuivere metalen bestaan uit één atoom
soort. Atomen zijn opgebouwd uit een relatief zware kern met daaromheen bewegende
elektronen met een zeer kleine massa. De massa van een atoom wordt daardoor bepaald
door de massa van de kern, dus hebben atomen met een grotere atomaire massa een
zwaardere kern.
Moleculen kunnen alleen in beeld gebracht worden doormiddel van een
elektronenmicroscoop.
Zware en lichte stoffen
Om stoffen te vergelijken wat betreft hun zwaarte kijk je naar de massa van een even groot
volume. Je vergelijkt dan de dichtheid het aantal kg per kubieke meter
ρ = m/ V
ρ = dichtheid (in kg/m3)
m = massa (in kg)
V = volume (in m3)
De dichtheid van metalen wordt bepaald door de massa’s van een atomen.
Een grotere atoomkern trekt harder aan het grotere aantal elektronen eromheen, waardoor
het atoom als geheel niet veel groter is. Dit betekent, dus dat een 2x zo zwaar element niet
een 2x zo groot volume hebben.
Gasdruk
De kracht verandert niet als je de band harder oppompt, want de massa van de fiets plus berijder
verandert niet. De veerkracht per cm2 van de lucht in je band neemt toe, als je meer lucht in je band
pompt. De grootheid die aangeeft hoe hard je band is opgepompt is niet een kracht maar p in Pascal
(Pa=N/M2). De druk van gas/ vloeistof geeft de kracht aan die de gas/ vloeistof op 1m 2 uitoefent:
p=F/A. p=druk, F de kracht(N) en A de oppervlakte(m 2)
, 3.2 Deeltjesmodel
Eigenschappen van gassen
Hoe meer lucht in je band gaat, hoe groter de druk wordt en hoe meer kracht het kost om het op te
pompen. De druk wordt groter doordat het volume van de opgesloten lucht kleiner wordt. In beide
gevallen neemt de druk toe doordat de dichtheid van de opgesloten ruimte toeneemt. Daarnaast
neemt de druk toe als de temperatuur stijgt.
Deeltjesmodel van een gas
Het verband tussen de grootheden: druk, volume en temperatuur kun je verklaren met een
deeltjesmodel van een gas. Een model is een vereenvoudigen versie van de werkelijkheid. In
het deeltjesmodel bestaat een afgesloten hoeveelheid gas uit een grote verzameling heel
kleine deeltjes.
Gasmodel:
Overgrote deel van het volume is leeg, de gasdeeltjes zijn zo klein dat ze een
verwaarloosbaar klein deel van de ruimte innemen.
De gasdeeltjes bewegen kriskras door de ruimte en botsen volkomen
veerkrachtig tegen elkaar en tegen de wanden.
De gasdeeltjes bewegen door alle onderlinge botsingen met wisselende
snelheden rond een bepaalde gemiddelde snelheid.
Het gemiddelde van de snelheden van alle deeltjes van de afgesloten hoeveelheid
gas is een maat voor de macroscopische grootheid temperatuur. Hoe hoger de
temperatuur van het gas, des te groter is de gemiddelde snelheid van de deeltjes.
Gasdruk en het deeltjesmodel
De druk van een gas kun je met het deeltjesmodel van gas verklaren door alle botsingen van
de deeltjes van het gas tegen een wand en tegen elkaar. Onder de druk van een gas of een
vloeistof wordt de kracht (in N) die het gas of de vloeistof per m 2 op een wand uitoefent
verstaan. Eenheid van druk is N/m2 en heet pascal (Pa).
Gasdruk meten
Er zijn verschillende manier om druk van een gas te meten.
1 van de manieren is met een metaalbarometer:
Met een metaalbarometer kan je de druk van de buitenlucht meten.
Een andere manier voor het meten van druk is met een metaalmanometer:
Een metaalmanometer meet het drukverschil tussen een afgesloten hoeveelheid gas en de
buitenlucht.
De laatste manier is met een vloeistofmanometer:
Met een vloeistofmanometer meet je het kleine drukverschil van een afgesloten
hoeveelheid gas en de buitenlucht.
