mens & natuur module 6 lucht de lucht in! handboek vmbo-kgt

Transcriptie

1 mens & natuur module 6 lucht de lucht in! handboek vmbo-kgt

2

3 MENS & NATUUR handboek vmbo-kgt MODULE 6 LUCHT DE LUCHT IN! Auteurs en Eindredactie Fons Alkemade Gerard Muhlenbaumer Ruud Passier Verder werkten mee José Arbon-Stakenburg Boris Berents Florina Blokland Arja Bonsink Emmy Breure Arie Derks Esther van Dooren Joyce van Ham Martijn Hordijk Arthur Jansen Hanneke de Jong Onno Kalverda Annemieke Kasi Chantal de Keijzer Geert Loonen Jelka Lustenhouwer Wim van den Munckhof Hans Rawee Dré Sampers Ton Schijvens Jethro Spruitenburg Maria van Waterschoot de Bock MALMBERG

4 WERKEN MET VITA De methode Vita bestaat uit 16 modules. Een module bestaat uit onderdelen die je vindt in het boek, of op de site Elke module is opgebouwd uit dezelfde onderdelen: Instaptoets* Basisstof Samenvatting* Diagnostische toets* Keuzeopdrachten* De Instaptoets, Samenvatting, Diagnostische toets, Computerlessen, Keuzeopdrachten en Studiehulp staan op de internetsite (aangegeven met *). Hier beschrijven we hoe je met elk onderdeel moet omgaan. INLEIDING In de Inleiding staat kort beschreven wat je in de module te wachten staat. Lees die goed door om jezelf voor te bereiden op de module. INSTAPTOETS* De Instaptoets staat op bij de module waarmee je aan de slag gaat. Met deze toets kun je nagaan welke onderdelen van de stof je al beheerst. Misschien maak je een bepaald onderdeel van de Instaptoets helemaal goed. Je hoeft dan bepaalde opdrachten in het werkboek niet te maken. Dat kun je dan op je computerscherm lezen. Het is belangrijk dat je de tekst in het handboek wel leest. PLANNER* Op de internetsite staat een Planner waarop je een planning kunt maken en kunt aangeven welke stof je gaat maken. Gebruik hiervoor de resultaten van je Instaptoets. BASISSTOF In de Basisstof staan teksten en afbeeldingen die je moet gaan lezen. Na iedere tekst vind je een verwijzing naar opdrachten in het werkboek. Met behulp van het antwoordenboek kun je zelf de Basisstof nakijken. Je kunt veel paragrafen ook op de computer doen. Deze Computerlessen herken je aan het WWW-logo. SAMENVATTING* De Samenvatting staat op de internetsite. Wij vinden dat duidelijk moet worden aangegeven wat van jou wordt verwacht. Daarom is in die Samenvatting precies omschreven wat je in de Basisstof hebt geleerd. Je moet dit kennen en kunnen voor een proefwerk. DIAGNOSTISCHE TOETS* De Diagnostische toets staat op de internetsite. Met behulp van de Diagnostische toets kun je nagaan of je de Basisstof kent en kunt. Je krijgt meteen te zien of je de goede antwoorden hebt. 2

5 KEUZEOPDRACHTEN* Als je de Basisstof kent en kunt, kun je aan de Keuzeopdrachten beginnen. Deze staan op de internetsite. Je kunt zelf uitkiezen welke Keuzeopdrachten je leuk vindt. Je hoeft ze niet allemaal te maken. Op het planningsformulier kun je aangeven welke keuzekaart je gaat maken. STUDIEHULP* Als onderdeel van epack tref je op de internetsite Studiehulp aan. Studiehulp biedt betrouwbare informatie en aantrekkelijk beeldmateriaal passend bij de inhoud van de module. Ook vind je in de Studiehulp practica-filmpjes. VERWIJZINGEN IN HANDBOEK EN WERKBOEK In het handboek en het werkboek staan veel verwijzingen. In de inhoudsopgave in het handboek is aangegeven bij welke Basisstoffen er een Computerles is. De Computerles vind je op en bestaat uit tekst, plaatjes, bewegend beeld, video s en animaties. In het handboek word je zo naar de opdracht in het werkboek verwezen: WB > Opdracht 1 en 2, blz. 5 In het werkboek word je terugverwezen naar het handboek: HB > Basisstof 2, blz. 8 Vanuit beide boeken wordt zo naar de website verwezen: WWW > COMPUTERLES + Dit logo wil zeggen dat dit een pittige opdracht in je werkboek is. Dit logo houdt in dat je deze opdracht in het lab moet uitvoeren. Dit logo betekent dat je naar buiten moet voor de uitvoering van een opdracht. Dit logo wil zeggen dat je deze opdracht in de werkplaats moet uitvoeren. V3 Dit logo verwijst naar het vaardighedenoverzicht op de internetsite. Dit logo geeft aan hoe lang je met een practicumopdracht bezig bent. 180 min. Ben je al nieuwsgierig hoe dit allemaal gaat? Begin dan maar snel. Veel plezier. De auteurs 3

6 INHOUD www > www > www > www > www > BASISSTOF 1 Luchtige beroepen 6 2 Lucht 8 3 De samenstelling van lucht 11 4 Leven van lucht 16 5 Luchtdruk 25 6 De dampkring 33 7 Klimaat 38 8 Vliegen 48 4

7 MODULE 6 Lucht Lucht is het belangrijkste gas op Aarde. Zonder de zuurstof en koolstofdioxide in lucht kunnen mensen, dieren en planten niet leven. Zonder lucht zou de Aarde een dorre planeet zijn. Zonder lucht werken allerlei apparaten niet. Een vliegtuig zou niet kunnen vliegen en een luchtballon zou niet kunnen opstijgen. Zonder lucht kun je ook niets verbranden, dus zouden de motoren van auto s niet meer kunnen werken. Zonder lucht zou je niets kunnen horen en voel je de warmte van de kachel bijna niet meer. Gelukkig is de lucht altijd om ons heen. Alleen als je hoog in de bergen bent, merk je dat de luchtlaag rond de Aarde niet eindeloos hoog is. Soms is lucht lastig, bijvoorbeeld als je je snel wilt verplaatsen. Dan merk je de luchtweerstand. Maar als je parachutespringt, ben je juist blij met die luchtweerstand. Ook al is lucht nog zo licht, hij kan enorme krachten uitoefenen. Dat komt door de luchtdruk. WWW > INSTAPTOETS WB > Startopdracht, blz. 4 5

8 BASISSTOF 1 1 LUCHTIGE BEROEPEN In afbeelding 1 zie je enkele mensen die een beroep hebben dat op de een of andere manier te maken heeft met lucht. Ze vertellen over hun beroep. Afb. 1 Mensen vertellen over hun beroep. Hallo, ik ben Danny. Ik ben vliegtuigonderhoudstechnicus mechanisch. Dat is een hele mond vol. Het komt erop neer dat ik onderhoud en reparaties doe aan vliegtuigen. Ik werk bijvoorbeeld aan de motor of het landingsgestel. Een belangrijk onderdeel van een vliegtuig zijn de flaps. Dat zijn de bewegende delen aan de achterkant van de vleugel. De flaps worden gebruikt om de liftkracht op de vleugels te vergroten bij het starten en landen. Je moet dus ook iets weten van de luchtstromingen rond de vleugel. Ik heb altijd al iets gehad met vliegtuigen. Ik vind het elke keer weer mooi om te zien hoe zo n loodzwaar ding schijnbaar zonder moeite de lucht in gaat. Terwijl je toch denkt dat lucht een slap spul is dat niets kan tillen. Als onderhoudstechnicus werk je op een luchthaven in de onderhoudsdienst bij een luchtvaartmaatschappij of bij de luchtmacht. Je voert controles uit volgens strakke richtlijnen. Je spoort storingen op en je verhelpt die. Alles gaat via bepaalde afgesproken procedures. Die zijn heel streng. Want als het om vliegtuigen gaat, moet je natuurlijk geen enkel risico nemen. Veiligheid gaat voor alles. Je moet dus heel nauwkeurig kunnen werken. 1 Danny 6

9 BASISSTOF 1 2 Kees Dag, ik ben Kees. Ik ben milieufunctionaris. Ik werk bij een bedrijf dat fabrieken adviezen geeft bij milieuproblemen. Dat kan gaan over vervuiling van de lucht, de grond of het water. Ik ga naar bedrijven toe en geef voorlichting. Soms doe ik ook onderzoek als een bedrijf een milieuprobleem wil oplossen. Bedrijven moeten zich houden aan allerlei milieuvoorschriften, maar ze doen dit niet altijd. Daarom is het belangrijk dat er mensen zijn die hen controleren. Voorkomen is beter dan genezen. Daarom is het belangrijk dat er vooraf voorlichting wordt gegeven en dat er wettelijke regels zijn. Als milieufunctionaris weet je van alle kanten van het vak wat af, dus bijvoorbeeld van processen in de bodem en van milieuregels. Daarnaast is het belangrijk dat je op de hoogte blijft van de ontwikkelingen op jouw vakgebied, omdat milieuregels regelmatig veranderen. Zelf ben ik gespecialiseerd in luchtverontreiniging. Bij veel processen in de industrie komen gassen vrij of deeltjes die zich verspreiden in de lucht. Dat is niet altijd te voorkomen. Daarom onderzoek ik hoe de luchtstromingen zijn rond die bedrijven. Dan kan ik advies geven waar bijvoorbeeld een schoorsteen het beste geplaatst kan worden. Om dit beroep uit te kunnen oefenen, moet je het interessant vinden om met het milieu bezig te zijn. Je moet ook goed leiding kunnen geven. Maar je moet het ook leuk vinden om rond een bedrijf metingen te doen en aan de hand daarvan een rapport te schrijven. Mijn naam is Marieke en mijn beroep is longfunctie-assistent. Ik werk in een ziekenhuis op de afdeling waar onder andere mensen met ademhalingsproblemen komen. Ik moet dan hun longen onderzoeken. Longen zijn belangrijke onderdelen van je lichaam. Als je longen niet goed werken, kan je lichaam niet goed werken. Dat komt doordat je bloed dan te weinig zuurstof krijgt. Zuurstof wordt in de longen uit de lucht gehaald en aan het bloed afgegeven. Zuurstof is nodig om je voedsel te verbranden. Als er iets mis is met je longen, ga je dat merken in de rest van je lichaam. Je conditie gaat achteruit. De longarts gebruikt de uitkomsten van mijn onderzoek om vast te stellen wat er aan de WB > Opdracht 1 en 2, blz. 6 hand is. Ook kan hij dan bepalen hoe de ziekte aangepakt moet worden. Het is dus belangrijk dat je nauwkeurig en geconcentreerd kunt werken. De arts moet geen verkeerde informatie krijgen. Ik moet dus kritisch zijn op mijn eigen onderzoek en alles controleren. Ook moet ik de dingen die ik gevonden heb, in duidelijke taal kunnen uitleggen. Voor dit vak moet je het leuk vinden om, soms lange tijd, met mensen om te gaan. Veel patiënten komen namelijk regelmatig terug voor herhalingsonderzoeken. Bij de tests werk je alleen en moet je zelf beslissingen nemen. Maar je moet ook goed in een team kunnen werken, met collega s en artsen. Je moet goed met mensen om kunnen gaan. 3 Marieke 7

10 BASISSTOF 2 2 LUCHT Lucht is overal en je kunt niet zonder. Dat weet iedereen maar de meeste mensen denken er verder nooit over na. Dat komt doordat je lucht niet kunt ruiken of zien. Misschien komt het daardoor dat lucht er niet zo best afkomt in onze taal. Carla zegt over haar vroegere vriendje: Hij is lucht voor mij. Ze bedoelt dat hij haar niets meer kan schelen. Klaas vindt de wilde plannen van zijn broer gebakken lucht (onzin) en uit de lucht gegrepen (totaal verzonnen). We gebruiken woorden als luchtfietserij en luchtkastelen voor zaken die heel wat lijken maar eigenlijk niks voorstellen. Lucht is belangrijk Lucht is een gas met allerlei eigenschappen. Je komt dit gas bijna overal tegen. In lucht zit zuurstof. Zonder zuurstof zou je niet kunnen leven. Lucht kan trillen en daardoor kun je geluiden horen. Hierover heb je meer kunnen leren in module 4 (Waarnemen). Lucht kan ook stromen en zo n luchtstroming kan bijvoorbeeld warmte meenemen. Daardoor krijg je het in huis lekker warm als de kachel aanstaat. Hierover heb je meer kunnen leren in module 2 (Wonen). Aan de andere kant is lucht een slechte geleider van warmte. Daarom worden huizen gebouwd met dubbele buitenmuren waar lucht tussen zit. Die muren heten spouwmuren. Dankzij spouwmuren vliegt de warmte niet zo makkelijk het huis uit. Lucht kan ook voor kracht zorgen: vliegtuigen kunnen ons vervoeren doordat ze worden opgetild door lucht. Lucht is ook nog eens veerkrachtig. Hierdoor kun je comfortabel rijden op alles wat luchtbanden heeft, bijvoorbeeld een auto. De motor in die auto kan alleen maar draaien doordat de benzine met lucht gemengd wordt. Lucht is namelijk nodig voor verbranding. De massa van lucht Lucht lijkt niets te wegen. Je kunt ook zeggen: lucht lijkt geen massa te hebben. Maar alle stoffen hebben een massa, dus lucht heeft ook massa. Je kunt lucht dus wegen. Pieter heeft een glazen bol met een inhoud van 1 liter. De bol is gevuld met lucht. Pieter heeft een zeer nauwkeurige weegschaal waarop hij de bol weegt (afbeelding 2). Hij noteert de massa die de weegschaal aangeeft. Daarna pompt hij met een luchtpomp de lucht uit die bol en weegt hij de bol opnieuw. Als hij de twee gemeten massa s vergelijkt, vindt hij een verschil van 1,2 gram. Afb. 2 Lucht kun je wegen. 8

11 BASISSTOF 2 Uit het experiment van Pieter kun je concluderen dat de dichtheid van lucht ongeveer 1,2 g/l (1,2 gram per liter) is. Je kunt dat ook anders schrijven: 1,2 g/dm 3 (1,2 gram per kubieke decimeter). En dat is weer hetzelfde als 0,0012 g/cm 3. Er staat ongeveer, omdat de dichtheid van lucht niet altijd precies hetzelfde is. Warme lucht, bijvoorbeeld, heeft een lagere dichtheid dan koude lucht. Ook de samenstelling van lucht is niet altijd hetzelfde. Er zit bijvoorbeeld niet altijd evenveel zuurstof in lucht. Dus is de dichtheid niet altijd dezelfde. Bovendien kan lucht droog of vochtig zijn, schoon of vervuild. Een heteluchtballon Bij een heteluchtballon zie je een heel spectaculaire manier waarop mensen lucht gebruiken (afbeelding 3). De lucht in de ballon wordt opgewarmd met een brander. Die opgewarmde lucht lijkt de ballon op te tillen. Voordat de ballon opstijgt, wordt hij eerst boller. Dat heeft te maken met het uitzetten van lucht bij verwarming. En dat heeft weer te maken met de verandering van de dichtheid van lucht. Afb. 3 Het vertrek van een heteluchtballon. 1 de ballon ligt slap op de grond 2 de brander wordt aangezet en de ballon bolt op 3 de ballon is vol en staat rechtop; hij wil de mand omhoogtrekken 4 de touwen worden losgemaakt en de ballon stijgt op 9

12 BASISSTOF 2 Hoe warmer de lucht, hoe minder deeltjes er in een liter lucht zitten. De lucht heet dan ijler. Als de ballon voldoende bol staat, wordt hij door een kracht omhoog getild. Dat heeft te maken met de verminderde dichtheid van de lucht in de ballon. Men zegt ook wel: de lucht in de ballon is lichter dan de lucht eromheen. Maar bij het opstijgen speelt ook de luchtdruk rond de ballon een rol. Verderop in deze module kun je hierover meer lezen. WB > Opdracht 3 t/m 7, blz. 9 10

13 BASISSTOF 3 3 WWW > COMPUTERLES DE SAMENSTELLING VAN LUCHT Sommige gassen zijn simpel: ze bestaan maar uit één soort deeltjes. Andere gassen zijn ingewikkelder: ze zijn een mengsel van simpele gassen. Lucht is zo n mengsel. De belangrijkste gassen in lucht zijn: stikstof, zuurstof en koolstofdioxide. In lucht zit ook altijd waterdamp. Soms is dat veel. We zeggen dan dat de luchtvochtigheid hoog is. Soms is het weinig. De lucht is dan droog. In lucht zit vooral stikstof: ongeveer 79% (79 procent) van lucht is stikstof. Als in een doos 100 liter lucht zit, is 79 liter daarvan stikstof. Van die 100 liter lucht is 20 liter zuurstof. Dus: 20% van de lucht is zuurstof. Dat is één-vijfde deel. Koolstofdioxide komt maar heel weinig voor in lucht: 0,04%. Dat is dus minder dan één-duizendste deel. Als je deze percentages bij elkaar optelt, kom je nog niet aan 100%. Dat komt doordat er nog enkele andere gassen in lucht voorkomen. Deze gassen heten edelgassen. Voorbeelden daarvan zijn helium en argon. Helium wordt wel in ballons gedaan. In afbeelding 4 zie je een cirkeldiagram dat de samenstelling van lucht weergeeft. De waterdamp is daar niet in opgenomen. Formules Alle stoffen hebben een naam. Vaak zijn die namen nogal lang. Daarom is er een handige manier bedacht om stoffen kort op te schrijven. Dat gaat met een formule. In tabel 1 staan de formules voor enkele stoffen. Tabel 1 Stoffen die in lucht zitten en hun formules. Afb. 4 De samenstelling van lucht. stikstof 79% zuurstof 20% overig 1% (waarvan 0,04% koolstofdioxide) stof formule koolstofdioxide CO 2 water H 2 O stikstof N 2 zuurstof O 2 WB > Opdracht 8, blz. 12 Stikstof Hoewel de lucht voor het grootste deel uit stikstof bestaat, doe je er niets mee. Je ademt evenveel stikstof uit als je hebt ingeademd. In zuivere stikstof kun je niet leven. Daarom heet deze stof stikstof. 11

14 BASISSTOF 3 Zuurstof Vrijwel alle levende organismen (bijvoorbeeld planten en dieren) hebben zuurstof nodig om te kunnen leven. Zuurstof is nodig voor de verbranding van suikers in je lichaam. Bij deze verbranding komt energie vrij. Die energie is nodig voor alles wat je doet, bijvoorbeeld ademhalen, bewegen en groeien. Hierover heb je meer kunnen leren in module 3 (Sporten). Verbranding komt natuurlijk niet alleen in planten en dieren voor. Ook in de motor van een auto of in een barbecue vindt verbranding plaats. Het enige verschil is dat de brandstof anders is. De brandstof in een plant of dier is meestal glucose. Glucose haal je uit het voedsel dat je eet. De brandstof in een auto is benzine en in een barbecue is de brandstof bijvoorbeeld houtskool. Bij alle voorbeelden van verbranding is zuurstof nodig. Je moet dus bij een auto zorgen dat er ook lucht in de motor komt. Bij de barbecue moet je zorgen dat er lucht tussen de houtskool komt. Daarvoor is het soms nodig om met een stuk karton even flink te wapperen. Op die manier zorg je ervoor dat er veel zuurstof bij het vuur komt. Zuurstof kun je aantonen met een eenvoudige proef. Je neemt een houtspaander (een stukje hout). Je steekt die aan en laat hem even branden (afbeelding 5). Daarna blaas je hem voorzichtig uit. Hij blijft dan nog nagloeien. Steek daarna de gloeiende houtspaander in een bakje. Als de houtspaander dan weer gaat branden, weet je dat er zuivere zuurstof in het bakje zat. Met een gloeiende houtspaander kun je dus laten zien dat er zuurstof in een bakje zit. Een stof waarmee je een andere stof kunt aantonen, heet een indicator. De gloeiende houtspaander is dus een indicator. Het is een indicator voor de stof zuurstof. Afb. 5 Zo kun je laten zien dat er zuurstof in een bakje zit. 1 steek een houtspaander aan 2 blaas de houtspaander uit en zorg ervoor dat hij blijft gloeien 3 steek de gloeiende houtspaander in het bakje; als hij weer gaat branden, is er zuurstof 12

15 BASISSTOF 3 Koolstofdioxide In module 2 (Wonen) heb je kunnen leren dat er bij de verbranding in een organisme twee stoffen vrijkomen. Dat zijn waterdamp en koolstofdioxide. Dit zijn allebei gassen. Over waterdamp lees je verderop meer. Koolstofdioxide komt je misschien niet zo bekend voor. Maar je hebt met dit gas eigenlijk elke dag te maken. Koolstofdioxide zit namelijk in de belletjes in frisdranken. De frisdrankfabrikant heeft het gas er onder hoge druk ingedaan. Als je de dop van de fles draait, hoor je het gas ontsnappen. Aan het oppervlak van een glas frisdrank kun je de ontsnappende gasbelletjes voelen en horen. Je hebt gelezen dat een houtspaander een indicator is voor zuurstof. Voor koolstofdioxide is er ook een indicator. Deze indicator heet kalkwater. Kalkwater is een heldere vloeistof. Als je koolstofdioxide in kalkwater doet, wordt dit een troebele, melkwitte vloeistof (afbeelding 6). In de lucht zit maar een klein beetje koolstofdioxide (0,04%). Toch is het in de natuur een zeer belangrijk gas. Groene planten en bomen hebben koolstofdioxide nodig om te kunnen groeien. Hierover kun je meer leren in module 7 (Voeding). De hoeveelheid koolstofdioxide rondom de Aarde is sinds de uitvinding van de stoommachine flink toegenomen. Dat komt vrijwel zeker door de industrie en het verkeer. Door deze toename van koolstofdioxide wordt meer warmte van de zon vastgehouden. Die warmte wordt minder goed teruggekaatst naar het heelal. De laag lucht rond de Aarde werkt als een soort broeikas. Je kunt het vergelijken met een kas waarin planten gekweekt worden. Door de toename van koolstofdioxide wordt het in de broeikas rondom de Aarde steeds warmer. Daardoor smelt het ijs op de polen en stijgt de zeespiegel. Je hebt vast wel eens gehoord van dit broeikaseffect. Koolstofdioxide heet daarom ook wel een broeikasgas. Afb. 6 Helder kalkwater wordt troebel als er koolstofdioxide in komt. 1 zonder koolstofdioxide WB > Opdracht 9 t/m 12, blz met koolstofdioxide Waterdamp Bij elke verbranding komt ook waterdamp vrij. Verder komt er van meren en zeeën ook altijd waterdamp af. Als je water kookt, ontstaat er ook waterdamp. Dat zijn dus drie dingen die ervoor zorgen dat er waterdamp in de lucht zit. In module 5 (Water) heb je kunnen leren dat de hoeveelheid waterdamp in de lucht de luchtvochtigheid wordt genoemd. Heel vochtige lucht heeft een luchtvochtigheid van bijna 100% en heel droge lucht heeft een luchtvochtigheid van bijna 0%. 13

16 BASISSTOF 3 De luchtvochtigheid kun je meten met een hygrometer (afbeelding 7). De luchtvochtigheid is niet altijd en overal hetzelfde. Overdag is de luchtvochtigheid vaak lager dan s nachts. In de zomer is de luchtvochtigheid vaak hoger dan in de winter. In een land als Indonesië is de luchtvochtigheid altijd een stuk hoger dan in Nederland. Daarom vinden Nederlanders het vaak niet zo aangenaam als ze er op vakantie zijn. Het is een beetje vergelijkbaar met het klimaat dat je tegenkomt in tropische plantenkassen. Een gas dat afkoelt wordt een vloeistof. Dat heet condenseren. In module 5 (Water) heb je daarover meer kunnen leren. Als lucht afkoelt, condenseert de waterdamp in die lucht tot kleine waterdruppeltjes. Die druppeltjes heten condens. Je ziet condens bijvoorbeeld ook op de spiegel in de badkamer nadat er iemand onder de douche is geweest. De waterdamp uit de lucht is op de koude spiegel gecondenseerd. Condens kun je zelf maken. Ga op een koude dag buiten staan en adem eens lekker uit (afbeelding 8). In module 5 (Water) heb je kunnen leren dat zo ook wolken ontstaan. Als warme lucht opstijgt, koelt deze af. De waterdamp in de lucht condenseert en er ontstaan kleine druppeltjes in de lucht. Heel veel druppeltjes bij elkaar vormen een wolk. Afb. 7 Een hygrometer. Uitlaatgassen De lucht om ons heen wordt voortdurend vervuild. Bijvoorbeeld door auto s. Niet alle auto s zijn even vervuilend. Uit de uitlaat van een heel schone auto komen alleen waterdamp en enkele onzichtbare gassen. Je ziet dan witte condens. Hoe smeriger een auto is, hoe zwarter de uitlaatgassen zijn. Je kunt dan verbrande olie, roet en andere stoffen ruiken. Afb. 8 Als je uitademt op een koude dag, condenseert de waterdamp in de uitgeademde lucht. 14

17 BASISSTOF 3 Afb. 9 Smog in Athene. Boven grote steden als Athene en Mexico-Stad ontstaat soms een deken van smerige lucht (afbeelding 9). Die smerige lucht bestaat uit een mengsel van uitlaatgassen en van gassen uit schoorstenen van huizen en fabrieken. Op windstille dagen kan dat mengsel van roet en uitlaatgassen blijven hangen. Onder invloed van de zon ontstaan allerlei schadelijke stoffen. Op deze manier ontstaat smog. Het woord smog is een combinatie van de Engelse woorden smoke (= rook) en fog (= mist). Ernstige smog stinkt en is voor iedereen ongezond. In Athene is de situatie s zomers zo erg dat het verkeer wordt beperkt. Auto s met een oneven laatste cijfer op het nummerbord mogen op de oneven dagen van de maand in het centrum rijden en op de even dagen niet. Met een even laatste cijfer geldt dit voor de even dagen. Afb. 10 Hoog in de Andes in Zuid-Amerika hebben de mensen geen last van de ijle lucht. IJlere lucht Hiervoor staat geschreven dat lucht voor één-vijfde deel uit zuurstof bestaat. Maar dat is niet helemaal waar. Dat geldt alleen voor een land als Nederland, waar je nergens hoger dan zo n 300 meter boven de zeespiegel komt. Als je in veel hogere gebieden komt, merk je dat de lucht anders is. De lucht wordt namelijk steeds ijler als je hoger komt. Er zit dus steeds minder zuurstof in. Zo bevat de lucht in het Andes-gebergte in Zuid-Amerika op 5000 meter hoogte nog maar de helft van de hoeveelheid zuurstof die er op zeeniveau is. Als er minder zuurstof in de lucht zit, ga je vanzelf sneller ademen. Je lichaam probeert steeds voldoende zuurstof in het bloed te krijgen. Als dit niet meer helpt, kun je ziek worden. Je voelt je slap en snel vermoeid. De mensen die hoog in de Andes wonen zijn gewend aan dit lage zuurstofgehalte (afbeelding 10). Als je zelf een tijdje in de bergen verblijft, gaat je lichaam zich aanpassen. Na een tijdje heb je dan geen last meer van het lage zuurstofgehalte. In basisstof 5 leer je meer over de eigenschappen van lucht op grote hoogte. WB > Opdracht 13 en 14, blz

18 BASISSTOF 4 4 WWW > COMPUTERLES LEVEN VAN LUCHT Mensen kunnen alleen op plekken leven waar voldoende zuurstof is. Dat komt doordat je zuurstof nodig hebt voor de verbranding van glucose in je lichaam. Bij die verbranding komt energie vrij. Die energie is nodig om je lichaam goed te laten werken. De verbranding vindt plaats in alle lichaamscellen. Je merkt niets van die verbranding. Dat komt doordat hij heel geleidelijk verloopt, zonder vlammen en hoge temperaturen. Bij de verbranding wordt de glucose uit je voedsel omgezet in waterdamp en koolstofdioxide. Dat heb je in basisstof 2 geleerd. Zuurstof moet dus naar alle cellen van je lichaam vervoerd worden en de koolstofdioxide moet weer afgevoerd worden. Ademhaling In module 3 (Sporten) heb je meer kunnen leren over ademhaling: de verversing van de lucht in je longen. De lucht die je inademt heeft een andere samenstelling dan de lucht die je uitademt. De ingeademde lucht bevat veel zuurstof. De uitgeademde lucht bevat juist vrij veel koolstofdioxide (tabel 2). Dat komt doordat in je longen gassen worden uitgewisseld tussen je bloed en de buitenlucht. In je longen stroomt lucht binnen. Je bloed neemt zuurstof mee uit de lucht in je longen. Tegelijkertijd geeft je bloed koolstofdioxide mee aan de lucht die wegstroomt uit je longen. Tabel 2 Samenstelling van in- en uitgeademde lucht. gas ingeademde lucht uitgeademde lucht stikstof 79% 79% zuurstof 20% 16% koolstofdioxide 0,04% 4% edelgassen minder dan1% minder dan 1% waterdamp weinig tot veel vrij veel In afbeelding 11 zie je het ademhalingsstelsel van de mens. Als je inademt, zuig je via je mond of neus lucht naar binnen. Eerst passeert de lucht je keelholte en daarna je strottenhoofd. In je strottenhoofd zitten je stembanden; daarmee kun je geluiden maken. Daarna komt de lucht in de luchtpijp. De luchtpijp splitst zich in een rechter- en een linkerpijp. Dat zijn de bronchiën. In de longen splitsen de bronchiën zich in vele vertakkingen. Aan het eind van deze vertakkingen zitten miljoenen kleine longblaasjes. Die longblaasjes hebben samen een oppervlak zo groot als één speelhelft van een volleybalveld (80 tot 100 m2). 16

19 BASISSTOF 4 Om de longblaasjes zit een netwerk van fijne bloedvaatjes. Deze bloedvaatjes heten de longhaarvaten (afbeelding 12). In de longblaasjes zit lucht en in de longhaarvaten zit bloed. Bij iedere inademing komt er verse lucht in de longblaasjes. De zuurstof uit die lucht wordt door de longblaasjes afgegeven aan het bloed. Het bloed vervoert de zuurstof naar alle cellen van het lichaam. In die cellen vindt de verbranding plaats. Daarbij komt koolstofdioxide vrij. De koolstofdioxide wordt door het bloed afgevoerd naar de longen. In de longblaasjes wordt de koolstofdioxide afgegeven aan de lucht in de longen. Deze lucht stroomt bij het uitademen weer uit de longen. Misschien heb je in module 4 (Waarnemen) iets geleerd over de bouw van de neus. In je neus zitten neusharen en slijmvliezen. Het is meestal beter door je neus in te ademen dan door je mond. Daar zijn vier goede redenen voor. De lucht wordt door je neus beter gezuiverd. Dat doen je neusharen en slijmvliezen. De lucht wordt in je neus beter verwarmd dan in je mond. Dat komt door de bloedvaten in je neus. De lucht wordt in je neus beter bevochtigd. Dat doen de slijmvliezen. Ook word je sneller gewaarschuwd voor stinkende gassen als je je neus gebruikt. WB > Opdracht 15 t/m 19, blz. 17 Afb. 11 Het ademhalingstelsel van de mens. Afb. 12 Longblaasjes met haarvaten. bloed lucht bloed neusholte mondholte keelholte strottenhoofd longblaasje longhaarvat luchtpijp long bronchie 17

20 BASISSTOF 4 Ademhalingsbewegingen Er zijn twee manieren van ademhaling. Bij de ribademhaling (ofwel borstademhaling) bewegen de ribben en het borstbeen (afbeelding 13). De ribben zitten aan de rugkant door gewrichten aan de wervelkolom vast. Aan de voorkant zitten de ribben met kraakbeen aan het borstbeen vast. Door deze verbindingen zijn bewegingen mogelijk. De ribben en de beenderen waaraan ze vastzitten, vormen een soort kast in je buik. Daarom heet dit onderdeel van je lichaam ribbenkast (of borstkas). Bij de inademing bewegen de ribben omhoog en gaat je borstbeen naar voren. Daardoor wordt de borstholte groter en worden je longen uitgerekt. Hierdoor daalt de druk in je longen en stroomt lucht naar binnen. Bij het uitademen zakt de borstkas weer omlaag en worden de longen samengedrukt. Hierdoor stijgt de druk in de longen en gaat de lucht naar buiten. Bij de middenrifademhaling (ofwel buikademhaling) bewegen het middenrif en de buikwand (afbeelding 14). De buikwand is de voorkant van je buik. Het middenrif is een stevig, gespierd vlies tussen je borstholte en je buikholte. De borstholte ligt boven de buikholte. Het middenrif kan omhoog en omlaag bewegen. Afb. 13 Ribademhaling (ofwel borstademhaling). borstholte borstbeen rib wervelkolom 1 inademen 2 uitademen 18

21 BASISSTOF 4 Afb. 14 Middenrifademhaling (ofwel buikademhaling). borstbeen borstholte middenrif rib 1 inademen 2 uitademen Als je inademt beweegt het middenrif omlaag. Daardoor wordt de borstholte groter en wordt er lucht de longen in gezogen. Je buikholte wordt samengedrukt en je buik komt naar voren. Dit komt doordat je ingewanden alleen maar naar voren kunnen bewegen. De ingewanden kunnen niet naar achteren, want daar zit je wervelkolom. De ingewanden kunnen ook niet naar onderen want daar zitten je blaas en je bekken. Als je uitademt beweegt het middenrif door zijn eigen veerkracht weer omhoog en stroomt de lucht weer uit de longen. Je buik beweegt weer naar binnen. Inademen is een actief proces. Je moet er iets voor doen. Bij ribademhaling moet je je borstkas omhoog brengen en daarvoor moeten er spieren samentrekken. Bij middenrifademhaling moet je middenrif omlaag en ook daarvoor moeten er spieren samentrekken. Voor het uitademen hoeven de spieren alleen maar te ontspannen. De borstkas zakt door zijn eigen veerkracht en door de zwaartekracht weer omlaag. Het middenrif gaat door zijn eigen veerkracht weer omhoog. Uitademen is een passief proces. Je hoeft er niets voor de doen. Afb. 15 Rode bloedcellen. Vervoer van zuurstof in het bloed Hemoglobine is de stof die zuurstof door het lichaam vervoert. Hemoglobine zit in de rode bloedcellen en geeft de rode kleur aan het bloed (afbeelding 15). Hemoglobine neemt veel zuurstof op in een omgeving met veel zuurstof, dus in de longen. Hemoglobine geeft zuurstof af in een omgeving met weinig zuurstof, bijvoorbeeld in de spieren. Hemoglobine bevat onder andere ijzer. Als er te weinig hemoglobine in je lichaam is, heb je bloedarmoede. Dit kan veroorzaakt worden door een tekort aan ijzer. Er kan dan niet genoeg zuurstof vervoerd worden. Je wordt dan snel moe. De verbranding in je lichaamscellen levert dan niet voldoende energie. Je kunt bloedarmoede voorkomen als je veel volkoren-producten eet en verse groene groenten, zoals spinazie, andijvie en peulvruchten. Deze producten bevatten namelijk veel ijzer. WB > Opdracht 20 t/m 24, blz

22 BASISSTOF 4 Ademhaling bij dieren In module 5 (Water) heb je kunnen leren hoe waterdieren adem halen. Veel waterdieren halen adem via hun dunne huid. Vissen hebben kieuwen voor de ademhaling. Een voordeel voor waterdieren is dat ze niet snel uitdrogen. Landdieren lopen dat risico wel. Daarom hebben de gewervelde landdieren een hoornlaag op hun huid (afbeelding 16). Gewervelde landdieren zijn volwassen amfibieën, reptielen, vogels en zoogdieren. De hoornlaag van deze dieren gaat waterverlies tegen. Maar ademhaling door de huid is moeilijk als je een hoornlaag hebt. Daarom halen deze dieren adem met longen. Mensen dus ook. Insecten hebben een uitwendig skelet. Dit geeft stevigheid en beschermt hen tegen uitdroging. Maar zij kunnen hierdoor niet door hun huid ademen, zoals waterdieren. Ze hebben ook geen kieuwen of longen. Zij ademen door openingen in hun huid. Die openingen zitten aan het begin van lange buisjes die door het hele lichaam heen lopen (afbeelding 17). Een insect maakt met het achterlichaam een pompende beweging om de lucht in die buisjes te verversen. WB > Opdracht 25, blz. 21 Afb. 16 De hoornlaag (schematisch). hoornlaag kiemlaag dode, verhoornde celresten cellen die verhoornen delende cellen Afb. 17 Het ademhalingsstelsel van een insect. trachee stigma lucht 20

23 BASISSTOF 4 Ademhaling bij planten Planten voeden zich onder andere met koolstofdioxide uit de lucht. Met behulp van zonlicht kunnen zij in hun bladeren koolstofdioxide en water omzetten in glucose. Er komt dan zuurstof vrij. Dit proces heet fotosynthese (afbeelding 18). In module 7 (Voeding) kun je meer daarover leren. Bij fotosynthese gebeurt dus precies het omgekeerde van wat er bij verbranding gebeurt. Bij verbranding wordt zuurstof verbruikt en komt koolstofdioxide vrij. Voor de fotosynthese is het belangrijk dat de bladeren een groot oppervlak hebben. Ze kunnen dan veel licht opvangen. Bladeren zijn daarom plat en dun. Een nadeel hiervan is dat ze veel water kunnen verliezen door verdamping. Daarom hebben bladeren een waslaagje waar water moeilijk doorheen kan. Dat heb je misschien al in module 5 (Water) geleerd. Ook zuurstof en koolstofdioxide kunnen moeilijk door dit waslaagje heen. Daarom zitten er aan de onderzijde van de bladeren kleine openingen in de opperhuid. Deze openingen heten huidmondjes (afbeelding 19). Afb. 18 Fotosynthese: koolstofdioxide wordt met behulp van licht en water omgezet in glucose en zuurstof. licht glucose fotosynthese zuurstof water koolstofdioxide Afb. 19 Doorsnede van een blad. opperhuid huidmondje opperhuid 21

24 BASISSTOF 4 Huidmondjes kunnen zich openen en sluiten (afbeelding 20). In de afbeelding kun je zien dat in het blad holten voorkomen. Alle holten staan met elkaar in verbinding en enkele liggen precies boven een huidmondje. Zo kan de opgenomen lucht door het hele blad verspreid worden. Overdag nemen de bladeren door de huidmondjes koolstofdioxide voor de fotosynthese op. Een klein deel van de zuurstof die bij de fotosynthese is gevormd, bewaren ze ook. De rest van de zuurstof geven ze door de huidmondjes af aan de lucht. s Nachts is er geen licht, dus ook geen fotosynthese. Toch moet er ook s nachts verbranding plaatsvinden in planten. Daarvoor gebruiken ze zuurstof. Die hebben ze overdag bewaard. Bovendien kunnen ze een beetje zuurstof opnemen door de opperhuid van hun bladeren. De huidmondjes zijn s nachts vrijwel helemaal dicht. Als de lucht erg droog of warm is, gaan de huidmondjes ook overdag dicht. WB > Opdracht 26 t/m 29, blz. 22 Afb. 20 Een huidmondje. 1 open 2 gesloten Ademhalingsproblemen Gezonde longen zijn van levensbelang. Je longen moeten veerkrachtig blijven, want ze moeten je hele leven blijven werken. Hun werk gaat altijd door, dag en nacht. Elke minuut worden ze een paar keer groter en kleiner. Je kunt het vergelijken met een ballon waar je miljoenen keren lucht in pompt, die er daarna weer uitstroomt. Iemand die leeft in een milieu met veel ongezonde stoffen, heeft een grote kans dat deze stoffen een deel van zijn longblaasjes kapot maken. Ongezonde stoffen zitten onder andere in de rook van sigaretten, in de uitstoot van fabrieken en in uitlaatgassen van auto s. Het gaat om de heel kleine deeltjes die daarin zitten. Als je door je neus ademt worden de grotere deeltjes door je neusharen tegengehouden. De kleinste deeltjes worden niet tegengehouden. De longblaasjes kunnen verstopt raken door die heel kleine deeltjes. De deeltjes kunnen ook in de wanden van de longblaasjes zitten. Daardoor verliezen de longblaasjes hun veerkracht en hun wanden laten geen gassen meer door. Delen van de longen kunnen daardoor heel slap worden. De longen kunnen dan op steeds minder plaatsen zuurstof opnemen en koolstofdioxide afgeven. Als dit gebeurt, heb je longemfyseem. Patiënten met deze ziekte zijn kortademig. De deeltjes die vrijkomen bij roken zijn de belangrijkste oorzaak van longemfyseem. Door het inademen van tabaksrook kun je ook nog een andere ziekte krijgen. Die ziekte heet chronische bronchitis (chronisch = langdurig; bronchitis = ontsteking van de bronchiën). Door de rookdeeltjes raakt het slijmvlies in de bronchiën ontstoken. Daardoor wordt extra veel slijm geproduceerd. 22

25 BASISSTOF 4 Hierdoor gaat een patiënt veel hoesten en krijgt hij het benauwd. Sommige mensen hebben last van smog (zie basisstof 3). Je kunt smog niet altijd zien of ruiken, maar mensen met ademhalingsproblemen hebben er wel last van. Sommige mensen hebben last van fijn stof. Fijn stof is de naam voor heel kleine deeltjes die onder andere door auto s worden uitgestoten. Je kunt er hart- en longziekten van krijgen. Vooral mensen die dicht bij drukke wegen wonen, hebben last van fijn stof. Een deel van die mensen leeft korter dan gemiddeld. Allergie In het voorjaar en de zomer hebben veel mensen last van hooikoorts. Deze mensen zijn allergisch (overgevoelig) voor stuifmeelkorrels. In stuifmeelkorrels zitten de mannelijke voortplantingscellen van planten. In de voortplantingstijd laten de planten die korrels los. De wind neemt ze dan mee. Door de lucht komen de stuifmeelkorrels bij mensen terecht. Ze kleven dan vast aan het slijmvlies van de luchtwegen en aan de binnenkant van de oogleden. Bij mensen die er gevoelig voor zijn, veroorzaken ze een branderig of jeukend gevoel in neus, keel en ogen. Mensen met hooikoorts moeten hierdoor veel niezen en ze kunnen het benauwd krijgen (afbeelding 21). Afb. 21 Enkele verschijnselen van hooikoorts: tranende ogen en een loopneus. 23

26 BASISSTOF 4 In tabel 3 kun je lezen in welke perioden bepaalde planten bloeien. Mensen met hooikoorts kunnen in de genoemde perioden beter uit de buurt blijven van deze planten en bomen. Tabel 3 De pollenkalender. Planten Bloeiperiode Bomen els es berk eik 15 februari 15 maart 20 maart 15 april 10 april 10 mei 1 mei 5 juni Grassen o.a. vossestaart, veldbeemdgras, kropaar, Engels raaigras 10 mei 1 augustus Kruiden zuring weegbree ganzevoet bijvoet 10 mei 5 juli 20 mei 10 juli 15 juli 1 september 25 juli 1 september Bron: Astma Fonds. Veel mensen met hooikoorts krijgen later astma. Bij astmapatiënten zorgen deeltjes uit de lucht ervoor dat luchtwegen plotseling vernauwen. Ze krijgen het dan heel benauwd. Ook fijn stof kan astma veroorzaken. In module 2 (Wonen) heb je kunnen leren dat sommige mensen allergisch zijn voor de uitwerpselen van de huisstofmijt. Ook deze mensen kunnen ademhalingsproblemen krijgen. Tegen hooikoorts en astma kun je weinig doen. Tegen huisstofmijt-allergie kun je wel wat doen. De huisstofmijten leven van dode huidschilfers. Daarom is het belangrijk het huis goed stofvrij te houden. Het is ook goed beddengoed te gebruiken waar de huisstofmijt niet in kan gaan zitten. WB > Opdracht 30 t/m 32, blz

27 BASISSTOF 5 5 LUCHTDRUK WWW > COMPUTERLES Als je onder water bent, voel je het water boven je op je drukken. Met lucht is dat hetzelfde. De lucht boven je, oefent ook druk op je uit. Maar de lucht voor en achter je doet dat ook. Lucht oefent altijd op alles druk uit. Dat heet de luchtdruk. Je staat er waarschijnlijk nooit bij stil dat de lucht op je drukt. Toch is luchtdruk belangrijk. De Aarde zou onleefbaar zijn als er geen luchtdruk was. Alle levende wezens hebben zich aangepast aan de luchtdruk. Pascal Druk ontstaat doordat een gas, vloeistof of vast voorwerp een kracht uitoefent op iets of iemand. Druk is de kracht die per eenheid van oppervlakte wordt uitgeoefend. Als eenheid van oppervlakte wordt meestal de vierkante meter gebruikt. Druk is dus een grootheid, net zoals lengte, temperatuur en kracht. De eenheid van druk is de pascal. 1 pascal = 1 newton per vierkante meter. Je kunt dat ook korter opschrijven: 1 Pa = 1 N/m 2 Er bestaan ook nog andere eenheden van druk, zoals de bar en de mbar (dat betekent millibar): 1 bar = Pa 1 bar = 1000 mbar Soms zie je ook nog wel eens de eenheid hpa. Dat is de hectopascal. Hecto betekent 100. Dus: 1 hpa = 100 Pa Ook geldt: 1 hpa = 1 mbar De luchtdruk op Aarde is ongeveer 1 bar ofwel 1000 mbar ofwel 1000 hpa. Lucht heeft heel weinig massa. Daardoor zou je kunnen denken dat de kracht die lucht uitoefent, nooit groot kan zijn. Maar dat valt tegen. De luchtdruk is net zo groot als de druk die een literpak melk zou uitoefenen op je vingernagel. Dat komt doordat de luchtlaag boven het aardoppervlak kilometers hoog is. 25

28 BASISSTOF 5 Op de bovenkant van jouw hoofd drukt al gauw een kolom lucht met een massa van zo n 250 kg. Dat kun je vergelijken met dertig stoeptegels op je hoofd! Dat geldt ook als er een dak boven je hoofd is, bijvoorbeeld in een klaslokaal. De luchtdruk buiten het lokaal is namelijk gelijk aan de luchtdruk binnenin het lokaal. Als je een berg beklimt, wordt de hoeveelheid lucht boven je hoofd kleiner. Dus wordt de luchtdruk kleiner. Ook de hoeveelheid zuurstof in de lucht wordt kleiner. Dat heb je in basisstof 3 geleerd. Als mensen te snel een hoge berg beklimmen kunnen ze daardoor last krijgen van hoogteziekte. Dat komt door de afname van de luchtdruk en het zuurstofgehalte. Je lichaam kan zich daar niet zo snel aan aanpassen. De klachten bij hoogteziekte variëren van hoofdpijn tot ademnood. Uiteindelijk kun je zelfs bewusteloos raken. WB > Opdracht 34 t/m 37, blz. 27 Barometers In afbeelding 22 zie je een eenvoudig apparaat waarmee je kunt aantonen dat er luchtdruk is. Je kunt er zelfs de luchtdruk mee meten. Deze opstelling werd voor het eerst rond 1644 gebruikt door de Italiaanse wetenschapper Evangelista Torricelli. Daarom spreken we ook wel van een buis van Torricelli. Afb. 22 Torricelli met zijn barometer. glazen buis 760 mm glazen bakje kwik 1 historische tekening 2 de proefopstelling van Torricelli (schematisch) 26

29 BASISSTOF 5 Torricelli nam een glazen buis van zo n 90 cm die aan één kant gesloten was. Hij vulde deze buis met kwik, een vloeibaar metaal. Kwik zat vroeger ook in thermometers. De opening van de buis sloot hij met zijn vinger af. Daarna keerde hij de buis om en zette hem met de opening naar beneden in een bakje met kwik. Torricelli ontdekte toen dat de bovenkant van het kwik in de buis altijd ongeveer 76 centimeter boven het bakje bleef staan. Later zag hij dat, als de luchtdruk veranderde, het kwikniveau in de buis ook veranderde. Als de luchtdruk afnam, daalde het kwik in de buis onder de 76 cm. Deze opstelling is een eenvoudige luchtdrukmeter of barometer. Er bestaan ook andere soorten barometers zoals een metaalbarometer (afbeelding 23). Afb. 23 Een metaalbarometer. WB > Opdracht 38 t/m 40, blz. 29 Luchtdruk in een vat Je weet nu dat de lucht om je heen druk uitoefent. Dat is lucht die vrij kan bewegen. Ook als je lucht opsluit in een vat is er luchtdruk. We gebruiken de term vat voor allerlei afgesloten ruimten. Dat kan bijvoorbeeld een fles zijn, of een klaslokaal of een ballon. De kleine deeltjes waaruit een stof bestaat heten moleculen. Lucht bestaat uit verschillende soorten moleculen, zoals zuurstofmoleculen en stikstofmoleculen. De luchtmoleculen in een vat botsen voortdurend tegen de binnenkant van het vat. Ze oefenen daar een kracht op uit (afbeelding 24). Moleculen zijn heel klein. De kracht waarmee ze botsen is ook klein. Maar in een vat zitten ontzettend veel luchtmoleculen. Daardoor is ook het aantal botsingen tegen de wanden ontzettend groot. In één liter lucht zitten ongeveer triljard ofwel moleculen. Al die moleculen zijn iedere seconde betrokken bij miljarden botsingen, tegen elkaar en tegen de wanden van het vat. Afb. 24 Luchtmoleculen botsen voortdurend tegen de wanden van het vat waarin ze zitten. De druk van lucht in een vat kun je op drie manieren veranderen. Als je de lucht in het vat verwarmt, wordt de druk groter. Dat komt doordat de moleculen sneller bewegen en dus vaker tegen de wanden botsen. Als je de lucht laat afkoelen, wordt de druk kleiner. Sommige vaten zijn flexibel. Dat betekent dat je ze kunt samendrukken of uitrekken, zoals een ballon. Als je een flexibel vat samendrukt, neemt het aantal botsingen toe. De druk wordt dus groter. Als je een flexibel vat uitrekt, wordt de druk in het vat kleiner. 27

30 BASISSTOF 5 Je kunt de druk van lucht in een vat ook veranderen door extra lucht erbij te doen of door wat lucht eruit te halen. Als je er lucht bij doet, komen er meer luchtmoleculen in het vat. Er zijn dan ook meer botsingen tegen de wanden van het vat. Dus wordt de druk groter. Als je lucht weghaalt uit het vat, wordt de druk kleiner. Als je lucht onder hoge druk in een sterke metalen fles stopt, heb je perslucht. Die kun je voor van alles gebruiken. Een tandarts maakt er bijvoorbeeld gebruik van om in je tanden of kiezen te boren (afbeelding 25). De perslucht stroomt tegen een schoepenrad. Het schoepenrad is verbonden met de boorkop. Met perslucht kun je dingen verplaatsen of laten ronddraaien. Dat heet pneumatische aandrijving (pneuma is het Griekse woord voor lucht en wind). Een bekend voorbeeld hiervan is een pneumatische boorhamer (afbeelding 26). Vacuüm Als je alle lucht uit een vat haalt, dan is het vat leeg. Men spreekt dan van een vacuüm of een luchtledige ruimte. De druk in het vat is dan nul, want er zijn geen moleculen meer die botsen. Een echt vacuüm komt op Aarde nooit voor. Dat komt doordat er altijd wel een paar luchtmoleculen achterblijven. Afb. 25 Een tandartsboor. Afb. 26 Pneumatische boorhamers worden gebruikt om beton kapot te maken. schoepenrad lucht uit lucht in aandrijfas boorkop 28

31 BASISSTOF 5 Je kunt lucht uit een vat verwijderen met een luchtpomp, ook wel vacuümpomp genoemd. Deze pomp kun je aansluiten op bijvoorbeeld een glazen stolp. Als de pomp aan staat, verdwijnt langzaam de lucht onder de stolp (afbeelding 27). Vanaf het moment dat in de zeventiende eeuw betrouwbare luchtpompen gemaakt konden worden, zijn er veel experimenten mee gedaan. Een van de oudste en bekendste is de proef met de zogenaamde Maagdenburger halve bollen (afbeelding 28). De burgemeester van de Duitse stad Maagdenburg liet in 1654 twee flinke metalen schalen maken in de vorm van halve bollen. Deze werden tegen elkaar aan gehouden. Vervolgens werd de lucht daarbinnen weggepompt. Daarna werden aan elk van de halve bollen vier paarden vastgebonden. Die moesten uit alle macht proberen de halve bollen van elkaar te trekken. Het lukte de paarden niet Afb. 27 Een ouderwetse lucht- of vacuümpomp, aangesloten op een glazen stolp. Door de stang met de handvatten op en neer te bewegen, pomp je de lucht weg uit de glazen stolp. Afb. 28 Het experiment met de Maagdenburger halve bollen (1654). 29

32 BASISSTOF 5 Drukverschillen Met een luchtpomp kun je de gevolgen van drukverschillen laten zien. Als je een ballon een beetje opblaast, dichtknoopt en onder een glazen stolp legt, gebeurt er niets met de ballon. Als je de lucht onder de stolp wegpompt, zet de ballon uit (afbeelding 29). De luchtdruk rond de ballon wordt kleiner, terwijl de druk in de ballon vrijwel dezelfde blijft. Er ontstaat dus een drukverschil tussen de binnenkant en de buitenkant van de ballon. De druk in de ballon is sterker dan de druk buiten de ballon. Daardoor zet de ballon uit. Je kunt het vergelijken met twee leerlingen die tegen de deur van het lokaal duwen. Als de leerling in het lokaal sterker is (hogere druk) dan de leerling die buiten staat (lagere druk), wordt de deur naar buiten open geduwd. Afb. 30 Een brander verwarmt de lucht in een heteluchtballon. Als de luchtdruk op een bepaalde plaats groter is dan de buitenluchtdruk, spreken we van overdruk. Als de luchtdruk op een bepaalde plaats kleiner is, spreken we van onderdruk. Drukverschillen zorgen voor krachten. Ze spelen bijvoorbeeld een belangrijke rol bij een heteluchtballon. Zo n ballon stijgt op nadat de lucht in de ballon is verwarmd met een brander (afbeelding 30). Veel mensen verklaren dit als volgt. Door de warme lucht in de ballon is de totale dichtheid van de ballon (dus met mandje en passagiers) kleiner dan die van de koude lucht eromheen. Dus stijgt de ballon op. Afb. 29 Een ballon onder een glazen stolp wordt groter als je de lucht wegpompt. 30 wegpompen

33 BASISSTOF 5 Maar dat is een onvolledige verklaring. Deze verklaring zegt niet welke kracht de ballon omhoog duwt. Die kracht is een gevolg van het ijler worden van de lucht in de dampkring. De onderkant van de ballon is dichter bij de Aarde. Dus is de luchtdruk daar groter dan de druk aan de bovenkant van de ballon. Er is dus een drukverschil tussen de onderkant en de bovenkant van de ballon. Dit drukverschil zorgt voor een opwaartse kracht. Dat is een kracht die omhoog wijst, van de Aarde af. Als de opwaartse kracht groter is dan het totale gewicht van de ballon, gaat de ballon omhoog. Je kunt deze kracht vergelijken met de kracht die een bal ondervindt als je hem onder water duwt. Hierover heb je misschien meer geleerd in module 5 (Water). Drukverschillen kom je overal tegen. In de dampkring zorgen ze voor wind. In basisstof 7 kun je hierover meer lezen. In extreme gevallen kunnen deze drukverschillen verwoestende gevolgen hebben. Binnen in een wervelstorm is de luchtdruk laag, erbuiten is de druk normaal. Hierdoor ontstaan enorme krachten die kunnen leiden tot zware verwoestingen (afbeelding 31). Een wervelstorm heet ook wel tornado of windhoos. Drukverschillen spelen een rol bij alledaagse dingen maar ook in de techniek. In een stofzuiger en een rietje gebruik je onderdruk om lucht of limonade op te zuigen. In een föhn en een waterpistool gebruik je overdruk om lucht of water weg te spuiten. Afb. 31 Een tornado. 31

34 BASISSTOF 5 Ademhaling Ook in je lichaam spelen drukverschillen een belangrijke rol. In basisstof 4 heb je geleerd dat bij de ademhaling lucht de longen in en uit moet stromen. Het lichaam heeft als het ware een pomp. Die pomp kan pompen doordat de druk in de longen afwisselend lager en hoger is dan die van de buitenlucht. In het eerste geval is er dus onderdruk in de longen, in het tweede geval overdruk. Bij zowel ribademhaling als middenrifademhaling komt er bij het inademen veel ruimte vrij in je borstkas. Je longen zetten dan uit, de druk in de longen daalt en buitenlucht stroomt naar binnen. Als je ademhalingsspieren zich daarna weer ontspannen, gebeurt het omgekeerde. De druk in de longen is dan juist groter dan die buiten het lichaam. De lucht wordt naar buiten geduwd. Soms merk je drukverschillen met je oren, bijvoorbeeld als je met een snelle lift omhoog gaat. De druk aan de buitenkant van je trommelvlies is gelijk aan de luchtdruk van de buitenlucht. De luchtdruk van de buitenlucht wordt dan lager dan de druk aan de andere kant. Je trommelvlies komt dan onder spanning te staan. WB > Opdracht 41 t/m 50, blz