I. Oefenvragen met het omrekenen van drukken. 1. Reken om van Pa naar hpa/kpa (rond af op één decimaal).

Transcriptie

1 Oefenmateriaal I. Oefenvragen met het omrekenen van drukken 1. Reken om van Pa naar hpa/kpa (rond af op één a) Pa = kpa f) Pa = kpa b) Pa = kpa g) Pa = kpa c) Pa = kpa h) Pa = kpa d) Pa = hpa i) Pa = hpa e) Pa = hpa j) Pa = hpa 2. Reken om van kpa naar Pa (géén decimalen). a) 100,0 kpa = Pa f) 8,7 kpa = Pa b) 103,5 kpa = Pa g) 1,5 kpa = Pa c) 99,87 kpa = Pa h) 6,8 kpa = Pa d) 101,6 kpa = Pa i) 0,07 kpa = Pa e) 100,77 kpa = Pa j) 0,46 kpa = Pa 3. Reken om van bar/millibar naar Pa/kPa (rond kpa af op één decimaal, Pa géén decimalen). a) 1,04 bar = Pa f) 1,10 bar = kpa b) 0,98 bar = Pa g) 1,040 bar = kpa c) 1,07 bar = Pa h) 0,975 bar = kpa d) mbar = Pa i) mbar = kpa e) 990 mbar = Pa j) mbar = kpa 4. Reken om van Pa/hPa/kPa naar bar/millibar (rond af op twee decimalen). a) 98,56 kpa = bar f) Pa = mbar b) 102,4 kpa = bar g) Pa = mbar c) 97,9 kpa = bar h) hpa = bar d) 100,8 kpa = bar i) hpa = bar e) 99,9 kpa = bar j) 987,5 hpa = bar

2 II. Oefenvragen met het aflezen van drukken 5. Lees de volgende manometers zo nauwkeurig mogelijk af. Vergeet niet om de eenheid er duidelijk bij te zeoen! a) b) c) d)

3 III. Oefenvragen met de buis van Torricelli Algemene aanwijzingen vraag 6 t/m 10. Bij de buis van Torricelli gebruiken we alyjd deze formule: p = ρ h g p = de druk in Pa. ρ (Rho) = de dichtheid van de gebruikte vloeistof in kg/m 3. Dit is meestal kwik. Dichtheden van vloeistoffen vind je in tabel 5.3 van het oranje boekje op bladzijde 40. h = de hoogte van de vloeistoaolom in m. g = versnelling van de zwaartekracht; wij gebruiken hiervoor een vast getal: 9,81 6. We gebruiken een buis van Torricelli om de luchtdruk te meten. Er zit kwik in de buis en de hoogte van de kwikkolom is 0,77 m. Bereken de luchtdruk (in kpa met één 7. We gebruiken een buis van Torricelli om de luchtdruk te meten. Er zit kwik in de buis en de luchtdruk is 1,03 bar. Bereken de hoogte van de kwikkolom (in cm met één hoogte van de vloeistoaolom 8. Water is niet zo geschikt voor de buis van Torricelli. Stel je wilt tóch water gebruiken om de luchtdruk te meten met een buis van Torricelli. Hoe lang moet de buis dan minimaal zijn bij een luchtdruk van Pa? (in m met één decimaal, neem water van 4 ). vloeistof Buis van Torricelli 9. We gebruiken een buis van Torricelli om de luchtdruk te meten. Er zit kwik in de buis en de hoogte van de kwikkolom syjgt binnen een paar dagen van 0,75 cm naar 0,78 cm. Bereken de toename van de luchtdruk (in Pa met één 10. Kwik is in feite de enige vloeistof die goed werkt in de buis van Torricelli, omdat de dichtheid (de soortelijke massa) van kwik zo hoog is. Salpeterzuur hee] een hogere dichtheid dan water, maar is nog lang niet zo zwaar als kwik. Als we salpeterzuur in de buis van Torricelli zouden gebruiken, werd de vloeistoaolom 6,93 m hoog bij een luchtdruk 102 kpa. Bereken de dichtheid van salpeterzuur (in kg/m 3 en in de wetenschappelijke nota?e met één

4 IV. Oefenvragen met de vloeistofmanometer (U-buis) Algemene aanwijzingen vraag 11 t/m 16. Bij de vloeistofmanometer (U-buis) gebruiken we deze formule om de overdruk of onderdruk uit te rekenen: p = ρ h g p = ρ (Rho) = de overdruk of onderdruk in Pa. de dichtheid van de gebruikte vloeistof in kg/m 3. Dichtheden van vloeistoffen vind je in tabel 5.3 van het oranje boekje op bladzijde 40. h = de hoogte van de vloeistoaolom in m. g = versnelling van de zwaartekracht; wij gebruiken hiervoor een vast getal: 9,81 Bij overdruk geldt: overdruk + luchtdruk = absolute druk (p over + p buitenlucht = p absoluut) Bij onderdruk geldt: onderdruk + absolute druk = luchtdruk (p onder + p absoluut = p buitenlucht) 11. We sluiten een met petroleum gevulde U-buis aan op een gastank. Het hoogteverschil tussen de petroleumspiegels is 760 mm. Het petroleum staat aan de kant van de gastank het hoogst. De luchtdruk is 1,02 bar. a) Is de druk die de U-buis aangee] een onder- of een overdruk? b) Bereken de druk die de U-buis aangee] (in kpa met één c) Bereken de absolute druk van het gas in de tank in kpa (in kpa met één gastank 760 mm petroleum 12. We sluiten een met tetra gevulde U-buis aan op een gastank. Het hoogteverschil tussen de tetraspiegels is 50 cm. De tetra staat aan de kant van de gastank het laagst. De luchtdruk is Pa. a) Is de druk die de U-buis aangee] een onder- of een overdruk? b) Bereken de druk die de U-buis aangee] (in kpa met één c) Bereken de absolute druk van het gas in de tank in kpa (in kpa met één gastank tetra 50 cm 13. We sluiten een vloeistofmanometer aan op een gastank. Het hoogteverschil tussen de vloeistofpiegels is 430 mm. De vloeistof staat aan de kant van de gastank het laagst. De luchtdruk is 103,00 kpa en de absolute gasdruk is 108,33 kpa. a) Is de druk die de U-buis aangee] een onder- of een overdruk? b) Bereken de druk die de U-buis aangee] (in kpa met één c) Welke vloeistof zit er in de U-buis? gastank? 430 mm

5 14. Iemand sluit een vloeistofmanometer aan op een propaangastank. De luchtdruk is 1,013 bar. De dichtheid van propaan is 2,02 kg/m 3 (bij 273 K). De U-buis is gevuld met aceton. De vloeistofspiegels staan even hoog. Bereken de druk in de propaangastank (in kpa met één aceton 15. We sluiten een met water gevulde U-buis aan op het aardgasnet. De overdruk in het aardgasnet is 40 mbar. Bereken het hoogteverschil tussen de twee waterspiegels in de U-buis (in cm met één 16. Iemand controleert zijn bandenspanning bij de benzinepomp. De tweede foto gee] aan wat hij op de manometer ziet. a) Lees de manometer zo nauwkeurig mogelijk af. Vergeet niet om de eenheid er bij te zeoen. b) De manometer gee] in feite een overdruk aan, dus niet de druk in de band zelf. Stel dat de buitenluchtdruk precies 1,0 bar is; wat is dan de absolute druk in de band (in bar met één decimaal)? c) Op de derde foto zie je de instrucyesycker die bij deze auto aan de binnenkant van de benzineklep zit geplakt. Moet er nou lucht bij, of moet er juist lucht uit de band?.

6 V. Oefenvragen over de theorie van dampen en gassen 17. Leg uit wat het verschil is tussen damp en gas. 18. Verklaar hoe het kan dat de was buiten droogt, terwijl het water in de kleding geen 100 wordt. 19. Noem vier verdampingsfactoren die de snelheid van het verdampingsproces kunnen beïnvloeden. 20. Waarom gaat het neoo verdampingsproces langzamer als er verzadiging optreedt boven de vloeistof? 21. Als je een laagje water in een glas doet en je dekt het glas af met plasyc folie, zal het laagje water dan helemaal verdampen? Leg je antwoord uit. 22. Verklaar waarom er in een compressor soms een laagje water zit.

7 VI. Oefenvragen met de wet van Boyle Algemene aanwijzingen vraag 23 t/m 28. Volgens de wet van Boyle blij] druk volume van een gas alyjd constant: p = ρ h g V 1 V In een cilinder bevindt zich 2,0 dm 3 onverzadigde waterdamp met een druk van 1,20 kpa en een temperatuur van 40 C. We verkleinen het volume bij constante temperatuur tot 0,4 dm 3. Wat is de einddruk van de waterdamp in de cilinder? (in kpa met twee decimalen). 24. In een compressor bevindt zich 10, 0 dm 3 vochyge lucht met een temperatuur van 20 C. De druk van de waterdamp is 0,95 kpa. We comprimeren de vochyge lucht tot een volume van 2,0 dm 3. De temperatuur blij] 20 C. Wat is de einddruk van de waterdamp in de compressor? (in kpa met twee decimalen). 25. In een cilinder bevindt zich onverzadigde waterdamp met een druk van 0,75 kpa en een temperatuur van 21 C. We verkleinen het volume bij constante temperatuur tot 3,5 dm 3 ; de druk is dan toegnomen tot 1,05 kpa. Wat was het oorspronkelijke volume van de waterdamp in de cilinder? (in dm 3 met één 26. In een cilinder bevindt zich 8,4 dm 3 vochyge lucht met een temperatuur van 32 C. De druk van de waterdamp is 1,36 kpa. We comprimeren de vochyge lucht bij constante temperatuur. Bereken het volume waarbij condensaye van waterdamp begint op te treden (in dm 3 met één 27. In een compressor bevindt zich 8,0 dm 3 vochyge lucht met een temperatuur van 18 C. De druk van deze waterdamp is 1,07 kpa. Als we het volume halveren (bij dezelfde temperatuur), zal er dan condensaye optreden of niet? Verklaar je antwoord met een berekening. 28. Iemand wil in een cilinder onverzadigde waterdamp comprimeren. Het beginvolume is 9,0 dm 3 en het eindvolume 3,0 dm 3. De begindruk is 1,45 kpa. Welke temperatuur moet de waterdamp minimaal hebben, zodat er bij dit proces geen condensaye zal optreden? (in zonder decimalen.)

8 VII. Oefenvragen met de algemene gaswet Algemene aanwijzingen vraag 29 t/m 32. De wet van Boyle gebruik je bij constante temperatuur. Zodra de temperatuur Yjdens het proces verandert, moet p = ρje hde galgemene gaswet gebruiken (met de temperatuur in Kelvin): V 1 T 1 V In een compressor bevindt zich 5,0 dm 3 lucht met een druk van 100 kpa en een temperatuur van 300 K. De lucht wordt samengeperst tot een volume van 2,0 dm 3. De temperatuur van het gas syjgt daarbij tot 340K. Bereken de einddruk van de lucht (in kpa met één 30. In een fietspomp met de zuiger in de bovenste stand bevindt zich 400 cm 3 lucht met een druk van 101,0 kpa en een temperatuur van 20 C. We drukken de zuiger naar beneden tot het volume van de lucht 145 cm 3 is. De druk is dan 300,0 kpa. Bereken de eindtemperatuur van de lucht in de fietspomp (in C zonder decimalen). 31. Een gasbrander staat op een campingtafel in de zon. In het tankje zit 1,2 dm 3 butaangas met een druk van 200 kpa. De temperatuur van het tankje loopt op van 20 naar 42. Bereken de einddruk van het butaangas (in kpa met één 32. In een ballon zit 4,5 dm 3 helium met een druk van 11,2 hpa en een temperatuur van 293 K. Door de zon wordt de ballon 36,2 K warmer. De druk neemt toe tot 13,4 hpa. Bereken het eindvolume van de ballon (in dm 3 met één

9 Antwoorden a) 101,0 kpa a) Pa a) Pa a) 0,99 bar b) 103,5 kpa b) Pa b) Pa b) 1,02 bar c) 99,9 kpa c) Pa c) Pa c) 0,98 bar d) 989,9 hpa d) Pa d) Pa d) 1,01 bar e) 100,7 kpa e) Pa e) Pa e) 1,00 bar f) 9,0 kpa f) Pa f) 110,0 kpa f) 46,50 mbar g) 5,8 kpa g) Pa g) 104,0 kpa g) 78,90 mbar h) 64,8 kpa h) Pa h) 97,5 kpa h) 1,00 bar i) 780,0 hpa i) 70 Pa i) 114,0 kpa i) 1,11 bar j) 100,0 hpa j) 460 Pa j) 100,0 kpa j) 0,99 bar 5. a) deze antwoorden worden goed gerekend: 166, 167, 168 of 169 bar b) deze antwoorden worden goed gerekend: 1,25 1,26 1,27 1,28 of 1,29 MPa c) deze antwoorden worden goed gerekend: 136, 137, 138 of 139 mbar d) deze antwoorden worden goed gerekend: 6,2 6,3 of 6,4 kpa 6. p = ρ h g = 13, ,77 9,81 = ,32Pa = 102,7kPa 7. 1,03 bar = Pa. p = ρ h g = 13, h 9, = h h = = 0,772m = 77,2cm p = ρ h g = 1.000,0 h 9, = h h = = 10,3m = ρ h g = 13, ,75 9,81 = Pa p 2 = ρ h g = 13, ,78 9,81 = ,48Pa toename = , = 4.002,5Pa 10. p = ρ h g = ρ 6,93 9, = ρ 67,9833 ρ = ,9833 = 1.500,4kg / m3 = 1, kg / m 3

10 11. a) onderdruk, want de vloeistof staat aan de kant van de gastank het hoogst. b) p = ρ h g = 0, ,76 9,81 = 5.889,924Pa = 5,9kPa c) 1,02 bar = Pa. ponder + pabsoluut = pbuitenlucht, dus: pabsoluut = pbuitenlucht ponder = ,924 = 96,110,076 Pa = 96,1 kpa 12. a) overdruk, want de vloeistof staat aan de kant van de gastank het laagst. b) p = ρ h g = 1, ,50 9,81 = 7.946,1Pa = 7,9kPa c) pover + pbuitenlucht = pabsoluut, dus: pabsoluut = ,1 = ,1 Pa = 107,7 kpa 13. a) overdruk, want de vloeistof staat aan de kant van de gastank het laagst. b) pover + pbuitenlucht = pabsoluut, dus: pover = pabsoluut pbuitenlucht = = Pa = 5,3 kpa c) p = ρ h g = ρ 0,43 9, = ρ 4,2183 ρ = ,2183 = 1.263,542...kg / m3 = 1, kg / m 3 conclusie: De vloeistof in de buis is glycerol De vloeistofspiegels staan even hoog, dus de luchtdruk is gelijk aan de druk in de propaangastank! (alle andere gegevens doen niet terzake). p = 1,013 bar = 101,3 kpa p = ρ h g = 1.000,0 h 9, = h h = = 0, m = 40,8cm a) deze antwoorden worden goed gerekend: 1,8 bar of 1,9 bar b) pover + pbuitenlucht = pabsoluut, dus: pabsoluut = 1,8 + 1,0 = 2,8 bar (uiteraard arankelijk van je antwoord bij a.) c) Volgens de sycker moet de bandenspanning minimaal 230 kpa zijn; dus 2,3 bar. Er moet lucht bij.

11 17. Damp is lucht waarin vloeistofmoleculen zijn opgenomen en gas is één van de drie toestanden waarin een stof zich kan bevinden: vast, vloeibaar of gasvormig. 18. Het water in de kleding verdampt: watermoleculen botsen tegen elkaar en kunnen zo uit de vloeistof springen. De lucht neemt deze watermoleculen op. Als alle watermoleculen in de lucht zioen, is de was droog. 19. temperatuur, oppervlak, soort vloeistof en verzadiging. 20. Het verdampingsproces gaat op zich even snel, maar hoe meer verzadiging, hoe meer watermoleculen uit de lucht terugspringen naar de vloeistof. Het neoo-verdampingsproces gaat daarom langzamer. 21. Dat hangt ervan af hoeveel water er in het glas zit. Als Yjdens het verdampen de maximale dampdruk bereikt wordt, dan blij] er een laagje water achter dat niet verdampt. Als er echter heel weinig water in het glas zit, kan de lucht in het glas alle watermoleculen opnemen en zal het water helemaal verdampen. 22. Bij het comprimeren (= kleiner maken van het volume) van lucht, kan de maximale dampdruk bereikt worden. De damp bevat dan het maximale aantal watermoleculen. Als het volume dan nóg kleiner gemaakt wordt zullen er watermoleculen uit de damp springen en een laagje water vormen. 23. V 2 1,20 2,0 0,4 2,4 0,4 = 2,4 0,4 = 6,00kPa Controle: P max bij 40 is 7,38 kpa, dus het antwoord van 6,00 kpa is correct. 24. V 2 0,95 10,0 2,0 9,5 2,0 = 9,5 2,0 = 4,75kPa Maar: P max bij 20 is 2,34 kpa, dus het antwoord is 2,34 kpa. 25. V 2 0,75 V 1 = 1,05 3,5 0,75 V 1 = 3,675 V 1 = 3,675 0,75 = 4,9dm3

12 26. p max bij 32 = 4,75 kpa V 2 1,36 8,4 = 4,75 V 2 11,424 = 4,75 V 2 V 2 = 11,424 4,75 = 2,4dm3 27. V 2 1,07 8,0 4,0 8,56 4,0 = 8,56 4,0 = 2,14kPa p max bij 18 = 2,06 kpa; conclusie: er zal wél condensaye optreden. 28. V 2 1,45 9,0 3,0 13,05 3,0 = 13,05 3,0 = 4,35kPa De einddruk wordt 4,35 kpa, we moeten dus een temperatuur vinden waarbij p max groter is dan 4,35 kpa. Conclusie: de temperatuur moet minimaal 31 zijn. 29. T 1 V , , , = p 2, ,0 = 1, = = 2 3 2,0 = 566, = 12 = 566, = 283,3kPa 2,0 3 = 12 4

13 30. = p V 2 2 T 1 101, = 137,88... = ,0 145 = = 315,5K 42 C 137, T 1 V , , , , ,2 = 0, = 258, = 258, ,2 = 215,0kPa 32. T 1 V 2 11,2 4,5 293 = 13,4 V 2 329,2 56,62... = 13,4 V 2 329,2 13,4 V 2 = 56, ,2 = ,57... V 2 = , ,4 = 1.391,2dm 3