Hoofdstuk 1: stofeigenschappen

1.1. Het molecuulmodel.

 Een molecuul is het allerkleinste deeltje van een stof die niet meer gedeeld kan worden, en alle stofeigenschappen nog in zich heeft. Een molecuul kun je nog meer in stukjes delen, dat heten atomen. Atomen hebben niet alle stofeigenschappen meer in zich zitten. Een zuivere stof bestaat maar uit éen soort moleculen

Sinds kort is het mogelijk om een molecuul zichtbaar de maken, met een tastmicroscoop kun je het molecuul niet zien maar wel voelen, vervolgend maakt het apparaat een beeld van wat hij voelt. Zo kun je een molecuul bekijken.

Vanderwaalskrachten: de moleculen worden door krachten bij elkaar gehouden, moleculen bewegen heel snel maar hierdoor valt de stof niet uit elkaar. Bij een temperatuur van -273 C bewegen de moleculen niet.

Brownse beweging: het bewegen van moleculen is voor het eerst gezien door Robert Brown. Molenculen die verschillende richtingen op bewegen, deze beweging komt door de botsende moleculen in de lucht. Deze beweging wordt Brownse beweging genoemd.

Moleculen in een vaste stof zitten op een vaste plek maar kunnen wel bewegen.                       

Moleculen in een vloeibare fase bewegen kris kras door elkaar in de ruimte.

Bij een gas zitten de moleculen zo ver uit elkaar en bewegen zij zo snel dat de vanderwaalskrachten bijna geen effect meer hebben. Als ze niet vast zitten bewegen ze alle kanten de ruimte in.

Van een vaste stof naar vloeistof wordt de vanderwaalskrachten verbroken,  Nu gaan de moleculen vrijer bewegen. Dit kost energie daarom moet je de vaste stof laten verwarmen zodat het gaat smelten. Deze warmte zorgt dat de moleculen verder van elkaar komen. Als je blijft verwarmen gaat het van een vloeistof naar gas. Hierbij worden de laatste krachten verbroken.

1.2 uitzetten en krimpen

Stoffen zetten uit bij een temperatuurstijging, stoffen krimpen bij een temperatuurdaling. Als de temperatuur hoger is heeft de stof dus meer ruimte nodig om te bewegen dan als deze laag. Als de temperatuur laag is heeft de stof weinig ruimte nodig om zich te bewegen.

Hoe hoger de temperatuur hoe meer het voorwerp uitzet en hoe groter het volume wordt. Per stof is het verschillend hoe de stof uitzet per bijvoorbeeld 1 graden warmer.

1m koper bij 1 C stijgende temperatuur: 16,8 * 10 (-6)

1m ijzer bij 1 C stijgende temperatuur: 11,7 *10 (-6)

Er komen geen moleculen bij een stof als de temperatuur stijgt. Dat betekent dat de massa hetzelfde blijft, en de dichtheid van de stof wordt kleiner als de temperatuur stijgt.  

De dichtheid van een vaste stof is het grootst, daarna de vloeibare fase. De gasfase heeft de kleinste dichtheid.

 Water is een uitzondering: als water afkoelt tot 4C dan krimpt het, als het onder de 0C is zet het uit. Ijs heeft dus een kleinere dichtheid dan water.

De formule die hier bij hoort:

-Lengteverandering = uitzettingscoëfficiënt x lengte x temperatuurverandering

-∆L=  ∙α∙L ∙∆T

1.3 gas en druk

De moleculen van een gas bewegen constant heen en weer, ze schieten elke kant op omdat ze elkaar nauwelijks beïnvloeden. Als ze niet in een afgesloten ruimte zitten dan zijn ze zo weg.

Als een molecuul tegen de want kaatst als hij opgesloten zit, oefent het een klein beetje kracht uit. 1 molecuul levert nauwelijks kracht uit op de wand, maar miljarden moleculen tegelijk leveren een grote druk op de wand uit.

Hiervoor geldt de formule;

-Kracht = druk x oppervlakte

-F = P x A

• F= kracht ( Newton (N))
• P= druk ( N/m² )
• A= oppervlakte (m²)
• De eenheid van druk is Pascal (Pa). 1 Pa = 1 N/m² 

100.000 Pa = 1000 hPa = 100.000 N/m²

100.000 Pa= 1 bar

1000 hPa= 1 bar

1000 hPa= 1000

1hPa = 1 mbar

Lucht drukt gemiddeld een druk van 1000 hPa uit.

Met een manometer meet je hoeveel de druk meer is dan de luchtdruk ( van 1000 hPa ).

Met de manometer meet de druk in Bar.

Met de barometer meet je de (lucht)druk om je heen

Hoe werkt een manometer?

Door de druk die wordt opgebouwd wil de buis zich uitstrekken. Zo geeft de wijzer aan hoever de buis zich wilt uitstrekken en hoe veel druk dat dus is.

-p ∙ V = constant

-p₁ ∙ V₁ = p₂ ∙ V₂   

-druk₁ x volume₁ = druk₂ x volume₂

• p = druk = N/m²
• V = volume

deze uitdrukking wordt ‘wet van Boyle’ genoemd. 

Geldt bij constante temperatuur, als de temperatuur stijgt neemt de druk toe. 

Als de druk 2x zo klein wordt word het volume 2x zo groot. ( en andersom )

Kelvin en Celsius:

0 C = 273 K

10 C = 10 + 273 = 283 K

-273 C = -273 + 273 = 0 K

10 K = 10 - 273 = -263 C

283 K = 283 – 273 = 10 C

1.4 warmte en soortelijke warmte.

Warmte wordt gezien als energie, om koud water aan de kook te brengen heb je warmte nodig. De energie die je in het koude water stopt zorgt dat de temperatuur stijgt.

Warmte is energie die stroomt van een hoge naar een lage temperatuur.

Hoeveel warmte je nodig hebt om iets te laten koken ligt aan de massa (m) van het te verwarmen water. Ook het temperatuur verschil is belangrijk, het temperatuurverschil vertelt hoeveel graden het water nog warmer moet worden. hoe kouder het water hoe langer het zal duren totdat het kookt.

De hoeveelheid warmte die je nodig hebt kun je uitrekenen met de formule:

-Warmte = soortlijke warmte ∙massa ∙ temperatuur verschil

-Q = c ∙ m ∙ ∆T

• Q = hoeveelheid warmte = J
• c = soortlijke warmte = J/g∙C (= stofeigenschap)(joule per gram per graad celsius).
• m = massa = g
• ∆T = temperatuurverschil = C (celsius)

Stofeigenschap/soortlijke warmte: bepaalde temperatuur waarbij 1 gram 1 graden Celsius verwarmd wordt.

Vermogen:

-Vermogen = energie : tijd

-P = E : t

• P = vermogen = W (J/s)
• E = energie = J
• T = tijd = s
• 1 Watt = 1 J/s
• 10 Watt = 10 W = 1 J/s
• 1000 J/s = 1000 W