Exact periode 2: Dichtheid 1. Definitie Met dichtheid wordt bedoeld: de massa per volume-eenheid. Formule: m V : (spreek uit: ro) de dichtheid ( in kg.m -3 ) m: massa (in kg) V: volume (in m 3 ) Volume wordt soms aangeduid met inhoud. Dichtheidwaarden staan in BINAS in tabel 8 t/m 12. Massa wordt bepaald op een analytische balans of een bovenweger. Opdracht 1 m V a. Schrijf de formule in de vorm m = b. Schrijf de formule in de vorm V = 1
2. De dichtheid van vaste stoffen Bij regelmatig gevormde voorwerpen kan na opmeten het volume worden berekend. Bij een blok: V blok l b h l: lengte, b: breedte, h: hoogte Bij een cilinder: V cilinder 1 2 d 4 d: diameter, h: hoogte Bij een bol: V bol 1 d 6 3 h 3,14159.. 2
Bij onregelmatig gevormde voorwerpen kan het volume bepaald worden door onderdompeling in een vloeistof die in een maatcilinder zit. De stijging van het vloeistofniveau is dan gelijk aan het volume. 3
Opdracht 2.1 Bereken het volume van de volgende voorwerpen. Geef je antwoord in de wetenschappelijke notatie in het juiste aantal cijfers. a. Een cilinder met diameter 2,30 cm en hoogte 3,19 cm b. Een blok van 3,0 x 3,0 x 5,0 m c. Een bolletje met diameter 5,32 mm Opdracht 2.2 Een aluminium kubus heeft zijde 4,95 cm. Bereken de massa. Geef je antwoord in de wetenschappelijke notatie in het juiste aantal cijfers. Opdracht 2.3 Een cilinder heeft massa 7,34 kg. De hoogte is 12,3 cm en de diameter bedraagt 8,2 cm. a. Bereken de dichtheid van de cilinder. b. Van welke metaal zou de cilinder gemaakt kunnen zijn? 4
Opdracht2.4 Een student gaat de dichtheid van een metalen moer bepalen. Hij weegt eerst een maatcilinder met 83 ml water: 133,2 g Vervolgens weegt hij de moer: 32,4 g Tenslotte doet hij de moer in de maatcilinder en leest het waterniveau af: 86 ml. a. Bereken het volume van de moer. b. Bereken de dichtheid van de moer. Geef je antwoord in de wetenschappelijke notatie in het juiste aantal cijfers. 5
3. De dichtheid van vloeistoffen Bij een vloeistof bepaal je het volume in een maatcilinder (of nog preciezer in een maatkolf). De massa van de vloeistof kan worden gevonden door de maatcilinder leeg en vol te wegen. De vloeistof massa bereken je dan met : m vloeistof = m maatcilinder gevuld m maatcilinder leeg Bedenk hierbij dat geldt: 1 ml = 1 cm 3. 4. De dichtheid hangt af van de temperatuur. De meeste stoffen zetten uit bij temperatuurstijging. Met andere woorden: het volume neemt toe. Als gevolg hiervan zal de dichtheid afnemen. Water gedraagt zich abnormaal: van 0 tot 4 C stijgt de dichtheid van water. Zie onderstaande figuur. 6
Opdracht 4.1 Een student gaat de dichtheid van een vloeistof bepalen. Hij weegt eerst een lege maatkolf: 31,236 g Vervolgens weegt hij de maatkolf gevuld met 100,0 ml vloeistof:115,241g a. Bereken de dichtheid van de vloeistof. b. Welke vloeistof zou het kunnen zijn? 7
5. a. De pyknometer Een pyknometer is een flesje dat wordt afgesloten door een capillair. We gebruiken de pyknometer om de dichtheid van een vloeistof te bepalen. In een pyknometer wordt een vast volume afgemeten. Daar zorgt het capillair voor: De pyknometer is vol als het capillair vol is (holle meniscus). De pyknometer moet eerst worden gekalibreerd: Welk volume zit erin als hij vol is? We bepalen eerst de massa van het water dat in de pyknometer kan: massawater massa pyknometer vol water massa pyknometer Met de formule hieronder bereken je het volume van de pyknometer. massawater V pyknometer dichtheid water leeg De dichtheid van water zoeken we op in de tabel. Als we de temperatuur op 0,1 C kunnen meten moet je interpoleren. Interpoleren is het berekenen van een tussenliggende waarde. (zie gedeelte b.) Daarna wordt de pyknometer gedroogd en gevuld met de vloeistof waarvan we de dichtheid willen bepalen. Eerst bepalen we de massa van de vloeistof die in de pyknometer zit. massavloeistof massa pyknometer massa pyknometer. De dichtheid vinden we met: vol vloeistof massavloeistof dichtheid vloeistof volume pyknometer leeg 8
t (graden C) dichtheid g/cm3 b. Interpoleren. Iemand meet de temperatuur van water: 18,3 C. Welke dichtheid hoort daarbij? Je rekent eerst het dichtheidsverschil per graad: 0,99862-0,98843=0,00019 Per 0,3 C is het verschil 0,3*0,00019 =0,000057 Dit bedrag moet je aftrekken van de waarde die bij 18 C hoort Dichtheid bij 18,3 C is : 0,99862-0,000057=0,99856 g.cm -3 Zie ook deze pdf 15 0,99913 16 0,99897 17 0,99880 18 0,99862 19 0,99843 20 0,99823 21 0,99802 22 0,99780 23 0,99757 24 0,99733 25 0,99707 9
Opdracht 5.1 Een maatcilinder heeft massa 132,5 g als hij leeg is. Gevuld met 75 ml van een vloeistof bedraagt de massa 186,6 g. a. Bepaal de massa van de vloeistof. b. Bepaal de dichtheid van de vloeistof. (let op afronden) c. Welke vloeistof zou het kunnen zijn? Opdracht 5.2 Een pyknometer heeft als hij leeg is een massa van 54,16g. De pyknometer wordt gevuld met water van 20,6 C. De massa bedraagt dan 154,00g. Vervolgens wordt de pyknometer gedroogd en gevuld met spiritus. De massa is dan 129,03g. a. Bepaal door interpoleren de dichtheid van water bij 20,6 C. b. Bereken het volume van de pyknometer. (let op afronden) c. Bereken de dichtheid va spiritus. (let op afronden) 10