FYSICA DM THEORIE SAMENVATTING

Transcriptie

1 FYSICA DM THEORIE SAMENVATTING Elementen - Elementen kunnen op 3 manieren voorkomen: - Vast - Vloeibaar - Gasvormig Water & Warmte - Warmte overdracht op 3 manieren - Geleiding direct contact / toepassing op duikers - Stroming door vloeistoffen - Straling door elektromagnetische golven - Water geleidt warmte 20x sneller dan lucht vanwege grotere dichtheid Water & Licht - Water beïnvloedt licht door - Troebelheid plankton ed - Diffusie afname lichtsterkte op diepte - Absorptie kleuren vervagen hoe dieper je gaat - Breking licht verplaatst met verschillende snelheden door verschillende materies - Door gebruik masker is het zicht 4:3, vergroting van 33% - Visueel Omgekeerd : Object lijkt verder weg dan het in werkelijkheid is en wordt veroorzaakt door de troebelheid van het water Water & Geluid - Lichtgolven = elektromagnetische energie // geluidsgolven = drukgolven - Hoe dichter Medium, hoe beter geluid getransporteerd wordt - Verplaatsing 4x sneller moeilijk richting bepalen door gelijk bij beide oren Druk - Wet van Archimedes : Een voorwerp dat geheeld of gedeeltelijk is ondergedompeld in een vloeistof, zal een opwaartse kracht ondervinden die gelijk is aan het gewicht van de door het voorwerp verplaatste vloeistof - Soortgelijk gewicht zuiver water: 1,0(kg/dm3) zout water: 1,03(kg/dm3) - Zuiver water 1:1, is de dichtheid van het voorwerp - Groter positief / drijven - Gelijk neutraal / zweven - Kleiner negatief / zinken Q&A - Een motorblok verplaatst 20ltr zeewater (20ltr x 1,03 = 20,6 kg) Zwaartekracht op motorblok = 20,6 Hij weegt 100 kg en je wilt hem naar de oppervlakte halen. 100 kg 20,6 kg = 79,4 kg wat je nodig hebt om het omhoog te laten gaan. 79,4 kg / 1,03 = 77,1 ltr zeewater die extra verplaatst moet worden voor opstijging. - P = F / A (druk = kracht / oppervlakte) - Bij afdaling; elke 10mtr +1bar (zout) elke 10,3mtr +1bar (zoet) - Op 20mtr diepte zout water is de: - Op 34mtr zuiver water is de: - Omgevingsdruk 3,0 bar - Omgevingsdruk 4,33 bar - Absolutedruk 3,0 bar - Absolutedruk 4,33 bar - Meterdruk 2,0 bar - Meterdruk 3,33 bar Pagina 1 van 7

2 Gassen - Stikstof (N2) = 78%, inert, blokkeerd centrale zenuwstelsel - Zuurstof (O2) = 21%, gebruikt 4% effectief - Kooldioxide (CO2) = 1%, geur- kleur- en smaakloos - Koolmonoxide (CO) = zwaar giftig, geurloos - Algemene gaswet p x V = n x R x T - (druk x volume = moleculen x gasconstante x temperatuur in Kelvin) Wet van Boyle - Bij drukvergroting, volume verlaging - p1 x v1 = p2 x v2 Q&A - Duiker vind object op 26 meter diepte (zout). Geen hefballon beschikbaar, maar gebruikt de buizen van het object om het te laten stijgen. De duiker heeft berekend dat er 29kg nodig is om het object te verlossen van de bodem: p1 = 3,6 bar (26mtr) v1 = 29kg / 1,03 = 28,1 ltr P2 = 1,0 bar (0mtr) v2 =? 3,6 x 28,1 = 1,0 x v2 v2 = 101,2 ltr Wet van Charles - Als gas temperatuur stijgt en volume blijft constant, zal de druk stijgen. Als de temperatuur stijgt en de druk blijft constant, zal het volume toenemen. - P x v / T = c Q&A - Een 12ltr cilinder bereikt 52 C terwijl het gevuld wordt tot 200bar. De cilinder zal gebruikt worden in water van 7 C. Als de duiker het water betreedt met deze tank, zal de druk zijn: P1 = 200bar + 1bar (omgevingsdruk) = 201bar V1 = V2 (geen veranderingen) T1 = 52 C = = 325 K T2 = 7 C = = 280 K P1 / T1 = P2 / T2 201 / 325 = P2 / 280 P2 = 173bar 1bar(omgevingsdruk) = 172bar Wet van Dalton - Elke gas binnen een gasmix gedraagt zich onafscheidelijk - Partiële druk is afhankelijk van de absolute druk en het % dat gevraagd wordt. Bijvoorbeeld: O2 = 21% & N2 = 79% => 1 bar = 0,21 ppo2 5 bar = 1,05 ppo2 Wet van Henry - 2 Factoren die gassen in vloeistoffen beïnvloeden zijn druk en temperatuur - Verzadiging = Op het moment van, is er geen uitwisseling van gassen tussen de weefsels en het gas waarmee het in contact staat. - Oververzadiging = Verhoog de druk van het gas waarmee het weefsel in contact staat. Met een grotere omgevingsdruk zullen weefsels opnieuw een evenwicht zoeken met het gas. Druk in weefsels wordt dus ook groter. Als echter na tijdje omgevingsdruk afneemt, zal fenomeen omkeren. Hogere druk in weefsels t.o.v. omgevingsdruk. - De lucht die je inademt op een diepte van 50 meter is 6x de hoeveelheid die je inademt aan de oppervlakte. Pagina 2 van 7

3 - Wanneer een gebied vacuüm wordt gezogen (= tot 0bar) zal de druk van de gassen in dit gebied afnemen. AANVULLING De diverse somsoorten bij Fysica Belangrijk: reken meters altijd om in bar 1. Volume en druk - > Ballon met X liter op bepaalde diepte (wet van Boyle ) naar een andere diepte. Wat wordt het volume? P1 X V1 = P2 X V2 Meters altijd omrekenen naar druk. Ballon 18 meter zoet water - - > ballon 38 meter zoet water Inhoud 25 liter Wat is de volume en dichtheid? Meters omrekenen naar bar: 18 meter - > ( 18 X ) + 1 = 2.76 bar 38 meter - > ( 38 X ) + 1 = 4.72 bar P1 X V1 = P2 X V X 25 = 4.72 X V2 V2 = 2.76 X 25 = liter Bepalen dichtheid: of te wel hoeveel is de druk groter geworden dan de oppervlakte? P2= 4,72, dat is 4,72 maal de druk van de oppervlakte, dus d dichtheid is dus ook 4,72 maal die van de oppervlakte 2. Luchtverbruik - > Verbruik 7 bar/min op 20 meter ; wat wordt het verbruik op 35 meter? Pagina 3 van 7

4 Let op voor instinkers: Sommen met bar/min en vragen naar een uitkomst in liters ( en natuurlijk omgekeerd ). Dit is niet mogelijk zonder dat daarbij de flesinhoud gegeven wordt 7 bar/min - > 20 meter zout water - > 35 meter zout water. Wat is het verbruik nu? 20 meter - > 3 bar 35 meter - > 4.5 bar verbruik1 = verbruik 2 7 = verbruik2 druk1 = druk2 3 = x 4.5 = 3 x verbruik 2 verbruik 2 = 10.5 bar/min 20 liter/min - > 20 meter zoet water - > 40 meter zoet water. Wat is verbruik nu? 20 meter- >(20 x 0.098) + 1 = 2.96 bar 40 meter - >(40 X 0.098) + 1 = 4.92 bar verbruik1 = verbruik > 20 =? druk1 druk = x 4.92= 2.96 x verbruik 2 verbruik 2 = liter/min 3. Berekenen particiele druk ( wet van Dalton ) Pagina 4 van 7

5 Partiële druk: fractie van het gas X omgevingsdruk Lucht in ademen op 35 meter zout water heeft het zelfde fysiologische effect als welk gas aan de oppervlakte? 35 meter = 35 x = 4.5 bar fractie van het gas x omgevingsdruk 0.21 x 4.5 = PO2 = bar aan de oppervlakte dus 95% Uitrekenen maximale diepte van ademgas 37 % zuurstof met maximaal 1.4 bar op diepte aangehouden. 1.4 : 0.37 = maximale omgevingsdruk van 3.78 bar diepte zout water (3.78-1) x 10 = 27,8 meter diepte zoet water (3.78 1) x 9,8 = 27.2 meter 4. Druk en Drijfvermogen (wet van Archimedes) Pagina 5 van 7

6 belangrijk: Teken de sommen uit Ezelsbruggentjes: K L D L K V Kilo naar liter = Delen Liter naar Kilo=Vermenigvuldigen Blok van 200 kg verplaatst 70 liter zoet water. Hoe groot moet de inhoud van de heftballon zijn om dit te heffen. 70 liter X 1 = 70 kg. (L- K- V ) = 130 kg (K- L- D) 130 : 1 = 130 Liter Blok 250 kg verplaats 400 liter zout water Hoeveel lood toevoegen om te blijven liggen met een negatief gewicht van 15 kilo. 400 liter zout water X 1.03 = 412 kg ( L- K- V ) 412 kg 250 kg = 162 kg opwaartse kracht. om nu naar beneden te gaan moet je 162 kg overwinnen + 15 kilo extra = totaal dus 177 kg 5. Druk en temperatuur P1 = P2 T= altijd in Kelvin. ( graden ) T1 T2 Pagina 6 van 7

7 Je vult een fles met 200 bar bij een temperatuur van 60 graden. Wat is de druk als je gaat duiken bij 10 graden 200 = P2 200 = P x > (273+60) = (273+10) - > 333 = bar De wet van Henry heeft te maken met saturatie. Pagina 7 van 7