Nova MAX 2019 deel A - Hoofdstuk 3 - Lucht oefentoetsen & antwoorden

Een stofeigenschap is een eigenschap waarmee je een stof kunt herkennen; hiermee kun je stoffen van elkaar onderscheiden. Deze eigenschappen zijn uniek voor elke stof. Dit zijn stikstof, zuurstof en koolstofdioxide. Deze stof is zuurstof. De indicator voor koolstofdioxide is helder kalkwater. Helder kalkwater wordt wit troebel als er koolstofdioxide doorheen gaat. Deze indicatiereactie is uniek voor koolstofdioxide. Deze laag noemen we de dampkring of de atmosfeer. Dit is op ongeveer 5,5 km hoogte. De volgende antwoorden zijn juist:Helium (He), Xenon (Xe), Argon (Ar), Radon (Rn) en Neon (Ne). Luchtdruk komt omdat alle lucht boven elkaar een bepaalde massa heeft en daarmee drukt op het aardoppervlak. De hoeveelheid lucht inde atmosfeer boven jou, drukt dus ook op jou! Dit zijn we gewend en ervaren we ook niet als hinderlijk. Hoe hoger je komt, hoe minder groot de hoeveelheid lucht is die boven je staat. Daarmee is er dus ook minder massa, dus neemt de druk op je af.TOELICHTING: Iets vergelijkbaars kun je ook voelen in het zwembad: Als je een beetje onder water bent, heb je weinig last van de druk van het water op jou. Maar als je naar de bodem duikt van het zwembad, voel je de druk op je oren. Bij de meeste zwembaden is de bodem om 3,5 m diepte. Als je van de hoge duikplank springt, kun je soms zelfs nog dieper, want daar zit dan een diepte van 5 meter bij. Dit voel je met name in je oren. Als je onder water bent, staat er dus ook een bepaalde hoeveelheid water boven je en dit water heeft natuurlijk ook een bepaalde massa. Hoe dieper je bent, hoe groter het volume water is dat boven je staat en daarmee hoe groter de massa is van deze hoeveelheid water. Daarmee is de druk ook groter. Met een barometer kun je de luchtdruk meten en daarmee het weer voorspellen.TOELICHTING: Een barometer is een meetkundig instrument waar de lucht er grotendeels uit is gepompt. In de barometer zit een veer, waarop twee metalen plaatjes aan beide zijden zitten. Deze plaatjes zijn geribbeld en heel dun. Hiermee is de barometer zeer gevoelig  voor de luchtdruk. Door het meten van de luchtdruk kan verandering in het weer worden waargenomen. Op die manier kan worden voorspeld hoe en of het weer verandert. Luchtdruk meten we in Pa, hPa of mBar. Er zijn nog veel meer eenheden waarmee druk kan worden gemeten, maar die gebruiken we niet (meer) voor luchtdruk, zoals mmHg of PSI. Let op 1 hPa = 100 Pa! 1013 hPa en 1013 mBar. LET OP: 1 mBar = 1 hPa. 330 hPa of 330 mBar. 970 hPa is een zeer lage luchtdruk. Deze druk komt niet vaak voor, dus is erg zeldzaam. Een gemiddelde luchtdruk van 1013 hPa is gemiddeld. Wind waait van een hoge naar een lage druk. Een lage luchtdruk wordt daarom als snel gecompenseerd en dit zal met zo’n lage druk resulteren in een orkaan. Een hogedrukgebied is een gebied waar de luchtdruk hoger is dan in het gebied eromheen. Een lagedrukgebied is een gebied waar de luchtdruk lager is dan in het gebied eromheen. De windkracht meten we in Beaufort. De wet van Boyle zegt als je het volume n x zo klein maakt, dat de druk n x toeneemt. Dit betekent dat er een verband bestaat tussen het volume en de druk. Lucht is een gas. Gassen kunnen slecht warmte vervoeren. Het kost veel moeite om een gas dus op te warmen, dus om warmte te transporteren. Lucht is dus een isolator. De totale hoeveelheid lucht is 100 % . Je weet dat je 21 % zuurstof hebt en 78 % stikstof. Je krijgt dus 100 % - 21 % - 78 % = 1 %. De lucht bestaat dus (volgens deze gegevens) voor 1 % uit andere gassen.   Met vacuüm bedoelen we het luchtledige. De luchtdruk is hier heel erg laag (nadert een luchtdruk van 0 Pa) In het vacuüm kom je dus geen gassen tegen: de ruimte is vacuüm. Je zult daarom geen zuurstof kunnen vinden in de ruimte.   De top van de Mount Everest (8850 m) ligt ver boven de 5,5 kilometer. 5,5 kilometer is de hoogte waarbij je in principe geen extra zuurstof nodig hebt om te kunnen overleven De luchtdruk boven de Mount Everest is hier ongeveer eenderde van op zeeniveau en de hoeveelheid zuurstof is hier te laag om te kunnen overleven.   a) Dit zijn twee halve bollen die tegen elkaar aan kunnen worden gezet. De lucht kan uit deze bollen worden gepompt. Deze bollen zijn ontworpen voor het experiment over luchtdruk die bij de Duitse stad Magdenburg in 1654 voor het eerst werd uitgevoerd. b) De luchtdruk van de atmosfeer, dus de lucht die om ons heen zit, is zo sterk dat het onmogelijk is om de bollen van elkaar af te halen. Binnen de bollen zit namelijk een zeer lage druk omdat de lucht is weggepompt. Door dit drukverschil kunnen de bollen niet van elkaar worden gescheiden; de luchtdruk in de atmosfeer drukt de bollen stevig tegen elkaar aan. Een barometer is een meetkundig instrument waar de lucht er grotendeels uit is gepompt. In de barometer zit een veer, waarop twee metalen plaatjes aan beide zijden zitten. Deze plaatjes zijn geribbeld en heel dun. Dit vormt een soort doosje in de barometer dat zeer gevoelig voor de luchtdruk is. In het metalen doosje in de barometer zit amper lucht; het benadert bijna vacuüm. De lucht in de atmosfeer drukt op dit doosje. Dit doosje verbonden met een schaalverdeling. Bij verandering in de luchtdruk van de atmosfeer, kun je dus een verandering in meting op de schaalverdeling van de barometer aflezen.   a) 1 hPa  =  100 Pa b) 1 mBar  = 1 hPa c) 1 mBar   = 100 Pa d) 1013 hPa  = 1013 mBar e) 1013 Pa = 10,13 mBar f )10130 mBar  = 1013000 Pa g) 101 mBar  =  10100 Pa h) 10 Pa = 0,10 mBar LET OP: 1 hPa = 100 Pa. 1 hPa = 1 mBar Omdat de luchtdruk lager is, wordt er minder hard gedrukt op het vloeistofoppervlak. Bellen die ontstaan tijdens koken (dus vloeistof die de gasfase in gaat), worden dus minder tegengehouden door de luchtdruk. Daarom kookt een vloeistof op grote hoogte bij een lagere temperatuur dan dezelfde vloeistof op zeeniveau. De luchtdruk bepaalt dus ook bij welke temperatuur een vloeistof kookt. Omdat de vloeistof op grote hoogte bij een lagere temperatuur kookt, duurt het ook langer voordat eten gaar is. Omgekeerd, bij een hoge druk, kookt vloeistof bij een hogere temperatuur dan normaal. Dit is ook het idee achter een snelkookpan. Door de hoge druk kunnen hogere temperaturen worden bereikt waardoor eten sneller gaar is. In een hogedrukgebied worden wolken weggedrukt naar de lagere drukgebieden. De wind waait dan ook vanuit het centrum naar buiten toe. Hierdoor is het in een hogedrukgebied vaak goed weer. In een lagedrukgebied waait de wind richting het centrum toe. Daar worden de wolken naartoe geblazen. Als gevolg hiervan is het in een lagedrukgebied vaak slecht weer. In koude lucht kan minder waterdamp oplossen dan warme lucht. Hierdoor ontstaat regen. Het dauwpunt is een verband tussen de temperatuur en de luchtvochtigheid. Hieruit kun je afleiden dat de hoeveelheid waterdamp in de lucht in verband staat met de temperatuur. Hoe hoger de temperatuur is, hoe meer waterdamp er in de lucht kan zitten. Wanneer warme lucht met veel waterdamp afkoelt, ontstaat er regen. Als de temperatuur zelfs daalt onder het vriespunt, ontstaat er sneeuw en hagel. Aardgas + zuurstof → koolstofdioxide + waterdamp Dit merk je bijvoorbeeld met ademhalen: je longen kun je (met behulp van spieren) vullen met lucht. Je merkt dat de borstkas en je buik met ademhalen beweegt. Als je diep ademhaalt, is je borstkas groter dan als je uitgeademt hebt. De tegendruk in je longen is dus groter als je inademt, wat er dus voor zorgt dat het volume van je longen, dus je borstkas en je buik, toeneemt. Wind ontstaat op aarde omdat lucht stroomt van een gebied met een hoge druk naar een lage druk. Door dit drukverschil ontstaat er dus stroming. TOELICHTING: De wind die ontstaat vanuit het hogedrukgebied, beweegt zich eerst in een spiraalbeweging vanuit het centrum van het hogedrukgebied naar de randen van dit hogedrukgebied. Deze beweging gaat op het noordelijk halfrond altijd met de wijzers van de klok mee. Dat komt door het draaien van de aarde. De richting van de wind gaat vervolgens in een spiraalbeweging naar de kern van het lagedrukgebied. Deze beweging in het lagedrukgebied is altijd tegen de draaiing van de wijzers van de klok in. Op deze manier ontstaat dus wind. Stilstaande lucht werkt isolerend. Lucht is namelijk een slecht geleider. Zodra het waait, wordt de laag stilstaande lucht om je heen kleiner. De isolerende werking neemt dus af; warmte kun je daarom makkelijk aan de omgeving verliezen. In een windjack/donsjas of onder een dekbed staat lucht stil doordat er veel lucht vast zit in het materiaal waaruit een windjack of dekbed gemaakt is. Door de opbouw van het materiaal kan deze lucht ook niet zomaar verdwijnen, tenzij je het dekbed of de jas samendrukt. Er zit namelijk een vrij dichte laag om een windjack of een dekbed heen. Zoals je ook in het antwoord op vraag 32 hebt kunnen lezen, zal de stilstaande lucht werken als een isolerende laag. Dit komt omdat lucht een slecht geleider is van warmte. De temperatuur in de isolerende laag zal geleidelijk zakken aan de buitenkant en evenredig opwarmen aan de kant waar je lichaam zit. Hierdoor zul je het in principe niet koud kunnen krijgen. Gegeven:  V1 =450 L V2 = 5 L P1 = 1 bar Gevraagd: P2 = ? bar Formule: n volume = n druk V1 / V2 = P2 / P1  Berekening: 450 L / 5 L = ? bar / 1 bar 90 = ? bar / 1 bar Conclusie: Omdat het volume 90 x zo klein wordt, wordt de druk 90 x zo groot. De druk wordt daarom 90 bar.