m =76 13,6 = 1033,6 g = 1,0336 kg F = 1,0336 9,81 = 10,13 N 10,13 N/cm.

Transcriptie

1 Gassen - Luchtdruk en asdruk meten Versie a - 8 / 03 / 007 Limonade kun je opzuien met een rietje. De vraa is: hoe lan kan dat rietje dan zijn? Door aan het rietje te zuien, wordt de druk in het rietje laer. De luchtdruk op het wateroppervlak in het las blijft hetzelfde. De luchtdruk drukt de limonade het rietje in. Zie fiuur 1. Conclusie: De luchtdruk is dus de beperkende factor. fiuur 1: onderdruk in het rietje Uit de praktijk blijkt, dat een zuipomp water kan oppompen tot maximaal 10 meter hoote. Hoer kom je niet. De Italiaan Evanelista Torricelli ( ) heeft hier metinen aan edaan. Omdat 10 meter water niet echt handi is, ebruikte hij het vloeibare metaal kwik. Het kwik bleek niet hoer te komen dan 76 cm. Zie fiuur. Torricelli kwam tot een heldere conclusie: de luchtdruk is verelijkbaar met de druk van een 76 cm hoe kwikkolom. Ofwel: 1 atmosfeer = 76 cm kwikdruk De naam kwik kort men vaak af met H (=hydraryrum) Dus: 1 atmosfeer = 76 cm H Is de kolom minder hoo, dan is de luchtdruk dus laer dan 1 atmosfeer. Het apparaat in fiuur wordt ook wel De buis van Torricelli enoemd. Het is de eerste barometer (luchtdrukmeter). fiuur : de buis van Torricelli Je kunt precies berekenen hoe root de luchtdruk is in N/cm. Om het niet te inewikkeld te maken, heeft de buis een rondvlak van 1 cm. Kwik heeft een dichtheid van 13,6 k/dm 3 = 13,6 /cm 3. De versnellin van de zwaartekracht is = 9,81 m/s. Berekenin: volume kwikkolom =76 1 =76 cm massa kwikkolom : m = V ewicht kwikkolom : F = m De druk onder de kolom is dus 3 m =76 13,6 = 1033,6 = 1,0336 k F = 1,0336 9,81 = 10,13 N 10,13 N/cm. fiuur Good Practice Masters, Tiel 1 Toolbox Exact Gassen Luchtdruk en asdruk meten

2 Dus: 1 atmosfeer = 10,13 N/cm Op dit moment wordt niet de atmosfeer, maar de bar de eenheid van druk ebruikt. 1bar = 10 N/cm =75 cm kwikdruk 1bar = 1000 millibar = 1000 mbar = 10 N/cm De emiddelde luchtdruk is dus elijk aan: 1 atmosfeer = 10,13 N/cm = 1,013 bar = 1013 mbar Op weerstations kom je dit teenwoordi vaak teen! Zie fiuur 4. De emeten luchtdruk is 1016 mbar. De luchtdruk is dus iets hoer dan emiddeld. fiuur 4 Het display van een weerstation De hoeveelheid 1 dm is een vierkant met een zijde van 1 dm = 10 cm. De oppervlakte van zo n vierkant is: A = 1 dm = 10 x 10 = 100 cm. Op een soortelijke manier kun je uitleen, dat 1 m = 100 cm x 100 cm = cm. 1 cm 1 dm = 10 cm x10cm = 100 cm Vraa: 1bar = 10 N/cm Op ieder cm staat een kolom lucht met een ewicht van 10N. Hoeveel zou dat zijn op 1 m? fiuur 5 Antwoord: 1 m = 100 cm x 100 cm = cm Op 1 m werkt een kracht van x 10 N = N = 100 kn Ofwel: 1bar = 10 N/cm = N/m = 100 kn/m De druk van 1 N/m wordt ook wel 1 Pascal enoemd (afekort: 1 Pa). Dus: Ook eldt: Dus: 1 hm= 1 hectometer = 100 m 1bar = Pa = 1000 hpa 1 bar = 1000 mbar 1 mbar = 1 hpa fiuur 6 Een detailfoto van het weerstation uit fiuur 4 Zie fiuur 6! Deze eenheid wordt soms ebruikt in weerberichten! 007 Good Practice Masters, Tiel Toolbox Exact Gassen Luchtdruk en asdruk meten

3 Voorbeeld : Op een asfles staat een druk vermeld van 30 bar. Je sluit een manometer aan met een kpa-verdelin op de wijzerplaat. Bereken welke druk je aat meten. Uitwerkin 1 (vmbo-methode): standaard 1 bar 100 kpa druk 30 bar? Dus :? 1= (kruiselins vermenivuldien) Ofwel :? = = 3000 kpa 1 Uitwerkin (mbo-methode): Dus : 30 bar = kpa = 3000 kpa 1 Een manometer eeft een asdruk aan van 350 kpa. Bereken deze asdruk in bar en mbar. Een manometer eeft een asdruk aan van 7,5 bar. Bereken deze asdruk in kpa 3 Een manometer eeft een asdruk aan van 78 N/cm. Bereken deze asdruk in bar en mbar. 4 Een manometer eeft een asdruk aan van 1,5 bar. Bereken deze asdruk in N/cm 5 Een barometer eeft een luchtdruk aan van 7 cm H. Bereken de luchtdruk in bar en mbar. 6 Een barometer eeft een luchtdruk aan van bar 103 mbar. Bereken de luchtdruk in cm H. 7 Een manometer eeft een asdruk aan van 78 N/cm. Bereken deze asdruk in cm H. 8 Een manometer eeft een asdruk aan van 15 kpa. Bereken deze asdruk in cm H. 9 Een manometer eeft een asdruk aan van 700 kpa. Bereken deze asdruk in atmosfeer. 10 Een manometer eeft een asdruk aan van 7,5 atmosfeer. Bereken deze asdruk in kpa 11 Een manometer eeft een asdruk aan van 78 N/cm. Bereken deze asdruk in atmosfeer. 1 Een manometer eeft een asdruk aan van 1,5 atmosfeer. Bereken deze asdruk in N/cm 007 Good Practice Masters, Tiel 3 Toolbox Exact Gassen Luchtdruk en asdruk meten

4 Voorbeeld 3: Je vervant het kwik in fiuur door water. Hoe hoo is de luchtdruk als het water 10, 0 m hoo komt? Berekenin: volume kwikkolom = = 100 cm massa kwikkolom : m = V ewicht kwikkolom : F = m De druk onder de kolom is dus m = = 100 = 1,0 k F = 1,0 9,81 = 10,0 N 3 10,0 N/cm. 1bar = 10 N/cm = 100 cm waterdruk fiuur 7: de buis van Torricelli evuld met water fiuur 8 Zui-pompen zijn dus ook niet handi om water uit diepe mijnen te pompen. Daarvoor ebruikt men vaak perspompen. Waterbarometers kom je niet veel teen, watermanometers wel! Lae asdrukken worden soms uitedrukt in cm water. In fiuur 7 zie daar een schematische voorstellin van. Voorbeeld 4: Hoeveel cm water kun je opzuien bij een luchtdruk van 76 cm kwikdruk? Rond het antwoord af op hele cm s. fiuur 9: een open water-manometer Uitwerkin 1 (vmbo-methode): 1bar =75 cm H = 100 cm water 1 atmosfeer = 1,013 bar 1bar 1bar 100 kpa 100 cm water 1 atmosfeer 1,013 bar -? Dus :? 1= 1, (kruiselins vermenivuldien) 1, Ofwel :? = = 1034 cm water 1 Uitwerkin (mbo-methode): 1bar =75 cm H = 100 cm water 1 atmosfeer = 1,013 bar 1 atmosfeer = 1, = 1034 cm water 007 Good Practice Masters, Tiel 4 Toolbox Exact Gassen Luchtdruk en asdruk meten

5 13 Een barometer eeft een luchtdruk aan van 1800 cm waterkolom. Bereken de luchtdruk in bar en mbar. 14 Een manometer eeft een asdruk aan van 0 cm waterkolom. Bereken de asdruk in bar en mbar. 15 Een manometer eeft een luchtdruk aan van bar 103 mbar. Bereken de asdruk in cm waterkolom 16 Een manometer eeft een luchtdruk aan van bar 3 mbar. Bereken de asdruk in cm waterkolom 17 Een manometer eeft een asdruk aan van 78 N/cm. Bereken deze asdruk in cm waterkolom. 18 Een manometer eeft een asdruk aan van 15 kpa. Bereken deze asdruk in cm waterkolom. 19 Een manometer eeft een asdruk aan van 7,8 atmosfeer. Bereken deze asdruk in cm waterkolom. 0 Een manometer eeft een asdruk aan van 1,5 atmosfeer. Bereken deze asdruk in cm waterkolom. 007 Good Practice Masters, Tiel 5 Toolbox Exact Gassen Luchtdruk en asdruk meten