pptx - VOS Instrumenten bv

Report
Best frisjes hier…
Ja zeg, we zijn nog lang
niet bij het absolute
nulpunt hoor!
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Introductie
Werkboek en foto’s
De fotoknop wordt gebruikt om het scherm vast
te leggen.
Met de werkboek knop worden foto’s en tekst
vastgelegd in het werkboek van de Spark.
De deelknop wordt gebruikt om je
verslag te exporteren of te af te drukken
om je werk in te leveren.
Het pictogram
in je
werkboek is een herinnering
waarvan je een foto hebt
gemaakt. Door het pictogram
aan te klikken komt de foto
bij het antwoord te staan.
Opmerking: je kan een foto
maken van de eerste pagina
van je werkboek en dit dan als
voorblad van je verslag
gebruiken.
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Vraagstelling
De temperatuur is een maat voor de kinetische energie en dus de beweging van moleculen.
Zakt de temperatuur dan vertraagt de beweging. Langzamer bewegen dan stilstaan kan niet,
dus betekent dat, dat er een minimum temperatuur bestaat en ja, hoeveel is die dan?
Moleculen in hete lucht bewegen snel. In koude lucht bewegen ze langzamer. Wat gebeurt er
als ze heel, heel erg koud worden?
Moleculen
in hete lucht
bewegen
snel!
In koude lucht
bewegen ze
langzamer.
Wat gebeurt er
als ze heel,
heel, heel
heeeeeel erg
koud
worden???
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Achtergrond
• Gasmoleculen bewegen zich in de ruimte en ze botsen voortdurend. Dit
veroorzaakt druk. Hoe meer botsingen hoe meer druk.
• De temperatuur is de gemiddelde kinetische energie en dus de snelheid
van de deeltjes in een monster.
Toets
1. Druk wordt veroorzaakt door de botsing
van gasmoleculen ______________.
a) in een groter volume
b) met vloeistof moleculen
c) met de wand van het voorwerp waarin
ze zitten
d) door hun beweging
Het fotootje in je werkboek is
een herinnering van de
pagina waarvan je een foto
hebt gemaakt en om het in je
werkboek in te voeren. Druk
op
om de foto te maken.
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Achtergrond
• Kinetische energie hangt met de snelheid van de moleculen samen.
Dus als de temperatuur stijgt, gaan de moleculen sneller bewegen.
• Een snelheidstoename zal er voor zorgen, dat de moleculen vaker
met de wand in botsing komen en de druk zal dus toenemen.
• Het directe verband tussen druk en temperatuur is door Joseph
Gay-Lussac in 1802 ontdekt. Je kunt de wet als volgt omschrijven:
(constant)
of
Toets
2. Als je de temperatuur van een gas in een
bepaald volume verlaagt, wat gebeurt er dan
met de gasmoleculen?
a) Zij oefenen meer druk uit.
b) Hun kinetische energie gaat omhoog.
c) Ze bewegen langzamer.
d) Ze bewegen sneller.
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Achtergrond
• Indien het mogelijk was door koeling steeds meer kinetische energie weg te
nemen, dan zou er een punt komen waarop de gasdeeltjes helemaal geen
energie meer over houden!
• Als die deeltjes helemaal geen kinetische energie meer hadden, zouden ze
stilstaan en zouden zij ook nergens meer mee botsen en dus geen druk meer
uitoefenen.
• Op dit theoretische nulpunt, wanneer alle kinetische energie uit een systeem
is verdwenen, stoppen de deeltjes met bewegen. De druk valt terug naar nul.
Dit heet het absolute nulpunt.
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Achtergrond
• Omdat de temperatuur
een maat is voor de
beweging en dus de
kinetische energie,
begint de
temperatuurschaal van
Kelvin bij geen
beweging: 0 graden
Kelvin.
• Dit betekent dat de
schaal van Kelvin geen
negatieve waarden kent.
kookpunt van
water
hoogst waargenomen
temperatuur op
aarde
vriespunt van water
laagste temperatuur
op aarde
laagste maan temp.
absolute nulpunt
Toets
3. De temperatuurschaal van Kelvin is gebaseerd
op ___________________.
a) de beweging van moleculen
b) het vriespunt van water
c) het kookpunt van water
d) de laagste temperatuur ooit gemeten
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Achtergrond
• Je kunt het absolute nulpunt berekenen met de wet van Gay-Lussac door de
verhouding tussen temperatuur en druk te bepalen. De temperatuur is 0⁰
Kelvin als de druk ook nul is.
• Je kunt de wet van Gay-Lussac als volgt weergeven:
• Je moet de temperatuur wel weergeven in Kelvin.
Toets
1. Als je de wet van Guy-Lussac gebruikt, moet je de
temperatuur meten in _______.
a) ⁰F
b) kPa
c) ⁰C
d) K
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Veiligheid
• Volg alle veiligheidsregels, die gelden voor het
practicumlokaal nauwkeurig op.
• Wees voorzichtig met heet water! Water van
65˚C (149˚F) heeft al genoeg kinetische energie
om je huid en je ogen ernstig te beschadigen.
HEET!!
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Materialen en benodigdheden
Verzamel al deze materialen, voordat je met je experiment begint:
• verlengkabel voor de sensor
• absolute druksensor
• snelkoppeling voor de slang aan
de sensor
• slangkoppeling
• snelle temperatuursensor
• 1-2 cm siliconenslang
• 1 reageerbuis 15mm x 100mm
• rubberstop met gat voor de reageerbuis
• 2 bekerglazen van 250ml
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Materialen en benodigdheden
Verzamel al deze materialen voordat, je met je experiment begint:
• 2 piepschuim bekertjes
• elastiekje
• statief
• statiefklem
• ijsblokjes (300ml)
• water op kamertemperatuur,
300 ml
• water van ongeveer 45˚C water, 300 ml
• water van ongeveer 55˚C water, 300 ml
• water van ongeveer 65˚C water,
300 ml
• 2 druppels glycerine
Zet in de juiste volgorde
A. Zet de afgesloten
reageerbuis in een
plastic bekertje met
ijswater en neem de
temperatuur en druk
op.
B. Maak de
opstelling voor de
meting van druk en
temperatuur van de
lucht, gevangen in
een afgesloten
reageerbuis .
C. Zet de
meetgegevens in
een grafiek en
gebruik het curvefit palet om het
absolute nulpunt
te bepalen.
D. Vervang het
ijswater door
water van 25˚C,
45˚C, 55˚C, en
65˚C. Noteer
steeds de druk en
temperatuur.
De stappen links maken deel
uit van het practicum. Ze staan
echter niet in de juiste
volgorde. Zet alle stappen in de
juiste volgorde en maak daar
een foto van.
Voorspelling
Vr.1: Wat zou er met de druk
in de reageerbuis gebeuren
als de temperatuur
toeneemt? Teken je
voorspelling in je grafiek
in.*
*Om te kunnen tekenen:
1. Druk op
om het palet te
openen.
2. Druk op
en gebruik je
vinger om de lijn te tekenen.
3. Druk op
als je klaar bent.
Maak je een vergissing, druk
dan op
om te wissen.
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Opstelling
1. Verbind de snelle temperatuursensor met het Spark SLS.
2. Verbind de absolute druksensor met de verlengkabel van de Spark.
snelle temperatuursensor
verlengkabel
druksensor
Opstelling
3. Verbind de snelkoppeling aan het stukje slang en
steek de slangconnector in de andere kant van de
slang en de rubberen stop. Gebruik zonodig een
paar druppels glycerine om het soepel aan te
sluiten.
snelkoppeling
slangconnector
rubberen stop
slang, 1-2 cm
Vr.2: Waarvan meet je de
temperatuur en de druk in
dit experiment?
Opstelling
4. Verbind de snelkoppeling met de absolute
druksensor en zorg dat deze goed vastklikt.
Druk de rubberstop goed vast in de
reageerbuis.
5. Maak met het elastiekje de
temperatuursensor vast tegen de buitenkant
van de reageerbuis zodat hij ongeveer op de
halve hoogte vastzit.
elastiekje
temperatuursensor
Vr.3:De temperatuursensor zit
aan de buitenkant van de
reageerbuis, is dit geen
probleem? Leg uit.
Opstelling
6. Maak een statiefklem vast aan het
statief en klem daar de
hogedruksensor in een
rechtopstaande positie vast.
7. Zet het piepschuimbekertje in een
bekerglas van 250ml en vul het
piepschuim bekertje met ijs, vul
aan met water zodat er een ijsbad
ontstaat.
Vr.4: Waarom wordt hier een
piepschuim bekertje
gebruikt en niet het
bekerglas alleen?
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Opstelling
Vr.5a: Wat is hier de afhankelijke variabele?
Vr.5b: Wat is hier de onafhankelijke variabele?
Meten
1. Druk op
om de nieuwe
meting te beginnen.
2. Wacht ongeveer 2 minuten
om de temperatuur van de
lucht gelijk te laten worden
aan die van het ijsbad.
3. Druk op
om de meting
van de temperatuur (in˚C en
K) en druk vast te leggen.
4. Haal de reageerbuis uit het
ijsbad.
Opstelling
8. Plaats het bekerglas met
piepschuimbekertje onder de
absolute druksensor en laat de
reageerbuis langzaam in het
ijswater zakken.
9. Zet de reageerbuis zo schuin dat
deze geheel door het ijswater
wordt bedekt en pak er meer ijs
omheen zodat de reageerbuis
helemaal in het ijs gepakt zit.
Vr.6: Waarom is het nodig dat
de hele reagerbuis door
het ijs bedekt is?
Meten
5. Zet het tweede piepschuim
in het tweede bekerglas .
6. Vul het met water van
ongeveer 25˚C.
7. Zet de reageerbuis zo schuin
dat deze helemaal onder
water komt.
8. Wacht ongeveer 2 minuten.
9. Druk op
om de
temperatuur en druk vast te
leggen.
Meten
10. Verzamel nog 3 datapunten
door water van:
± 45 ˚C
±55 ˚C
± 65 ˚C
te gebruiken.
11. Wacht telkens 2 minuten
en druk dan op
om de
temperatuur en de druk
weer vast te leggen.
12. Druk, wanneer je alle 5
datapunten hebt verzameld,
op
om de meting te
stoppen.
Gegevensverwerking
1. Stel met gebruikmaking van
je meetgegevens de
wiskundige formule op om
de temperatuurschaal om te
zetten van Celsius naar
Kelvin.
Gegevensverwerking
2. Maak met de meetwaarden
in graden Celsius de lineaire
fit.*
Let op: De formule voor de
beste fit heeft de vorm:
P = kT
(y = mx + b)
*Een curve fit maken:
1. Druk op
om het palet te
openen.
2. Druk op
om het curve fit
scherm te openen.
3. Druk op de naam van de
gewenste curve fit.
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Gegevensverwerking
3. Gebruik je formule om de waarde van het absolute nulpunt in graden Celsius te
berekenen.
Tip: Het absolute nulpunt is daar waar de druk gelijk is aan nul.
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Gegevensverwerking
4. Bereken hoeveel procent jouw experimentele benadering afwijkt. (De
algemeen geaccepteerde waarde voor het absolute nulpunt is -273,15˚C.)
Toon je werk.
(geaccepteerde waarde – berekende waarde)
x 100
Procent afwijking =
geaccepteerde waarde
Gegevensverwerking
5. Bereken de constante (k)
voor de 5 punten die je hebt
verzameld waarbij je de
temp. in Kelvin neemt. Zet de
constanten in de tabel P/T=k
Gegevens invoeren:
1. Druk op
om het palet te
openen.
2. Druk op
selecteer
vervolgens een cel in de lijst.
Deze zal geel oplichten.
3. Druk op
om het
toesenbord scherm te
openen.
Gegevensverwerking
6. Bereken de constante (k)
voor de 5 punten die je hebt
verzameld waarbij je de
temp. in Celsius neemt. Zet
de constanten in de tabel
P/T=k
Gegevens invoeren:
1. Druk op
om het palet te
openen.
2. Fruk op
selecteer
vervolgens een cel in de lijst.
Deze zal geel oplichten.
3. Druk op
om het
toetsenbord scherm te
openen.
Analyseren
1. Was het quotiёnt van de
druk gedeeld door de
temperatuur een
constante toen je de
temperatuur in graden
˚C uitdrukte. Waarom?
2. Was het quotiёnt van de
3. Zijn druk en temperatuur
druk gedeeld door de
recht of omgekeerd
temperatuur een constante
evenredig aan elkaar? Hoe
toen je de temperatuur in
zie je dat?
Kelvin uitdrukte? Waarom?
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Analyseren
4a. Waarop berust de temperatuurschaal van
Kelvin?
4b. Wat is zo bijzonder aan 0⁰ Kelvin?
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Analyseren
5. Bereken de luchtdruk in de reageerbuis als je hem zou verwarmen tot 100,0
°C. Toon je werk (er zijn verschillende stappen nodig)!
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Samenvatting
1. Een ander groepje heeft hetzelfde
experiment gedaan met een
injectiespuit in plaats van de
reageerbuis. Zou dat problemen op
kunnen leveren? Leg uit.
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Samenvatting
2. Leg uit waarom een te hard opgeblazen band kan
klappen als ermee gereden wordt op een erg hete dag.
Meerkeuzevraag
1. Welke grafiek geeft het beste de verhouding
tussen de druk en de temperatuur, in Kelvin, van
een gas weer ?
Meerkeuzevraag
2. Waarom wordt de druk 0 op het absolute
nulpunt?
a) Op het absolute nulpunt stoppen alle
moleculen met bewegen.
b) Op het absolute nulpunt heerst een absoluut
vacuϋm.
c) Op het absolute nulpunt is het gasvolume erg
klein geworden.
d) Op het absolute nulpunt wordt alle energie
van het gas als licht uitgestraald.
Meerkeuzevraag
3. Hoeveel graden Celsius is 413 K ?
a) -273˚C
b) 0˚C
c) 140˚C
d) 696˚C
e) 237˚K
Meerkeuzevraag
4. Als een gasfles een druk heeft van 800 kPa bij
een temperatuur van 27°C, wat wordt de druk
dan als we de temperatuur verdubbelen naar
54˚C?
a) 1600 kPa
b) 400 kPa
c) 872 kPa
d) 734 kPa
Meerkeuzevraag
5. Als de temperatuur van een gas in een
afgesloten vat afneemt, dan neemt de druk
_________________.
a) toe
b) af
c) blijft gelijk
d) antwoord A of B, dat hangt van het gas af
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Gefeliciteerd!
Je hebt je onderzoek klaar.
Volg de instructies van de docent om alles op te ruimen en de resultaten van
het onderzoek door te geven.
Het absolute nulpunt (wet van Gay - Lussac)
Naslag
1.PENGUINS http://www.openstockphotography.org/imagelicensing/penguins/Adelie_penguins_at_Cape_Geddes_Laurie_Island_1962.jpg
2.THERMOMETER http://www.freeclipartnow.com/science/thermometer-big.jpg.html
3.FLAMES http://www.freeclipartnow.com/science/energy/Flames-1.jpg.html
4.ICICLE http://www.freeclipartnow.com/nature/weather/icicles.jpg.html
5.SNOW FLAKE http://www.freeclipartnow.com/nature/weather/snow/snow-flake-shadowed.jpg.html
6.STOP SIGN http://www.freeclipartnow.com/small-icons/miscellaneous/stop-sign.jpg.html
7.WEATHER http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mistral_wind1.jpg
8.BALLOONS http://www.freeclipartnow.com/recreation/partying/balloons-01.jpg.html
9.HOT WARNING http://commons.wikimedia.org/wiki/File:DIN_4844-2_Warnung_vor_heisser_Oberflaeche_DW026.svg
10.EYE WASH http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sign_eyewash.svg
11.BEAKER http://www.freeclipartnow.com/science/flasks-tubes/beaker-2.jpg.html
12.CRUSHED ICE http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hail_001.JPG
13.GLASS OF WATER http://www.freeclipartnow.com/food/beverages/glass-of-water.jpg.html
14.CALCULATOR http://www.freeclipartnow.com/education/supplies/simple-calculator-01.jpg.html
15.TWO GAS CYLINDERS
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Compressed_gas_cylinders.mapp_and_oxygen.triddle.jpg

similar documents