Module C Vloeistoffen Biochemie
Leerdoelen:
1. Wat de kenmerken zijn ten aanzien van:
- Vorm/volume/oppervlak
- Viscositeit
- Cohesie/adhesie;
2. Wat de effecten zijn van het uitoefenen van druk op een vloeistof:
- Wet van Pascal;
3. Wat bedoeld wordt met de dichtheid van een stof (soortelijke
massa):
- Wet van Archimedes;
4. Wat bedoeld wordt met de termen:
- Communicerende vaten;
- Hydrostatica;
- Capillariteit;
5. Wat een laminaire en turbulente stroming is van stromende
vloeistoffen;
6. Hoe diffusie van gassen en vloeistoffen tot stand komt;
7. Wat het begrip diffusiesnelheid is met betrekking tot het begrip
osmose
8. Wat permeabel en semipermeabel betekent en wat de effecten op
de concentratie van de gassen en vloeistoffen zijn
9. Hoe de osmotische druk wordt opgebouwd (plasmolyse/turgor);
10. Wat de werking is van een hypertonische -, hypotonische- en
isotonisch oplossing en kan de verschillen aangeven;
11. Wat de colloïd-osmotische druk is;
12. Wat het verband tussen bloeddruk en osmotische druk is
Kenmerken van vloeistoffen
Vorm/volume/oppervlak
- Vloeistoffen hebben geen vaste vorm, maar nemen de vorm
aan van hun container. Ze hebben echter wel een vast volume
en een oppervlak dat in contact staat met de omgeving.
Viscositeit
- Dit verwijst naar de weerstand van een vloeistof tegen
stroming. Hoe viskeuzer (stroperiger/ dikker) een vloeistof is,
hoe groter de weerstand tegen stroming.
- Hoe warmer de vloeistof hoe minder visceus het wordt
Cohesie
- Is de aantrekkingskracht tussen de deeltjes van dezelfde stof,
dit is bij kwik heel groot
Adhesie
, - Verwijst naar de aantrekkingskracht tussen de deeltjes van
verschillende stoffen. Deze krachten beïnvloeden hoe
vloeistoffen zich gedragen, bijvoorbeeld in capillaire werking.
- Bij water is de adhesie groter dan de cohesie, bij kwik is dat
andersom
- Als een vloeistof op een tafel valt en het blijft een druppel is
de cohesie dus groot, als de druppels uit elkaar vallen is de
adhesie groter
- Het ligt er wel aan wat je ertegen over stelt, bij olie versus
water blijft de cohesie groot en blijft het water een druppel
Binding tussen waterstofmoleculen
- Watermoleculen trekken elkaar aan via een binding tussen de
H van het ene molecuul en de O van een ander molecuul.
- Dit heet een waterstofbrug.
- Deze binding is zwakker dan de sterke bindingen in
bijvoorbeeld kwik.
- Maar veel sterker dan bij stoffen zonder zulke bindingen, zoals
benzine.
- Water heeft hierdoor een hogere
dichtheid en sterkere onderlinge
aantrekkingskracht (cohesie)
Oppervlaktespanning bij water
- Een watermolecuul kan vier
waterstofbruggen vormen. Aan het
wateroppervlak hebben de bovenste
moleculen geen watermoleculen boven
zich om mee te binden. Daardoor richten hun
waterstofbruggen zich meer naar de zijkant en naar beneden.
- Dit trekt de moleculen strak tegen elkaar aan en vormt de
oppervlaktespanning
- Sommige stoffen kunnen de oppervlaktespanning verlagen,
zoals zeep. Dit noemen we
oppervlakte actieve stoffen,
detergentia of surfactants
- Zeep heeft een hydrofobe
staart een hydrofiele kop, met
de kop zullen ze dus tussen het
water gaan zitten wat de
oppervlaktespanning verstoort
,Effecten van druk op een vloeistof volgens de Wet van Pascal
- De Wet van Pascal stelt dat een
drukverandering die wordt toegepast op
een afgesloten vloeistof of gas gelijkmatig
en onverminderd wordt doorgegeven in alle
richtingen. Dit is een basis voor
hydraulische systemen.
- De wiskundige formulering van de Wet van
Pascal is: P1 + ΔP = P2
- P1 de oorspronkelijke druk
- ΔP de toegevoegde druk is
- P2 de nieuwe druk is na de toevoeging van ΔP
Hydraulisch principe (gebaseerd op de wet van pascal)
- De druk die je op een afgesloten vloeistof uitoefent, wordt
overal gelijk doorgegeven.
- Met F = p x A kun je berekenen welke kracht op een oppervlak
werkt.
- Kracht = druk x opp
- Omdat de druk overal hetzelfde is, geeft een groter oppervlak
automatisch meer kracht dan een kleiner oppervlak.
De dichtheid van een stof (soortelijke massa) volgens de Wet van
Archimedes
- Soortelijke massa, is een maat voor de massa per volume-
eenheid van een materiaal. Het wordt vaak aangeduid met de
Griekse letter ρ (rho) en wordt uitgedrukt in
kilogram per kubieke meter (kg/m³).
- De specifieke massa wordt berekend door
de massa van een object te delen door het
volume dat het inneemt. De formule is als
volgt: ρ = m / V
- ρ de specifieke massa (dichtheid)
- m de massa van het object is
- V het volume van het object is
- Wet van Archimedes stelt dat een object
dat volledig of gedeeltelijk ondergedompeld
is in een vloeistof een opwaartse kracht
ondervindt die gelijk is aan het gewicht van
de verplaatste vloeistof. Met andere
woorden, het volume van de vloeistof dat
wordt verplaatst door het ondergedompelde voorwerp, ook wel
de verplaatste vloeistof genoemd, is gelijk aan het volume van
het ondergedompelde deel van het voorwerp. Dit verklaart
waarom voorwerpen drijven, zweven of zinken.
, - De wiskundige formulering van de Wet van Archimedes is:
Fopwaarts = ρ x g x Vverplaatst
- Fopwaarts de opwaartse kracht die op het voorwerp
werkt
- ρ (rho) de dichtheid van de vloeistof is waarin het
voorwerp zich bevindt
- g de versnelling door zwaartekracht is (ongeveer 9.81
m/s29.81m/s2)
- Vverplaatst is het volume van de vloeistof dat door het
voorwerp wordt verplaatst
Termen: communicerende vaten; hydrostatica; capillariteit
- Communicerende vaten: Dit zijn met elkaar
verbonden vaten waarin dezelfde vloeistof zit. De
vloeistof kan vrij tussen de vaten stromen.
Uiteindelijk komt de vloeistof in alle vaten op
dezelfde hoogte, omdat de druk overal gelijk wordt.
- Hydrostatica: Dit is het deel van de fysica (materie, energie,
ruimte en tijd, en de interacties daartussen) dat zich
bezighoudt met de studie van stilstaande vloeistoffen onder
invloed van druk en zwaartekracht.
- Capillariteit: Dit verwijst naar het fenomeen waarbij
vloeistoffen in kleine openingen of capillairen kunnen
stijgen of dalen als gevolg van de combinatie van
oppervlaktespanning, adhesie en cohesie. Water
kruipt sneller omhoog dan kwik in een kleine
glazenbuis
Stroming van vloeistoffen
- Laminaire stroming verwijst naar een geordende, gelaagde
beweging van vloeistofdeeltjes, waarbij de deeltjes in
parallelle stromen bewegen zonder verstoringen of
wervelingen.
- Laminaire stroming is de meest effectieve manier om
vloeistof door een buis te laten stromen
- Turbulente stroming daarentegen is chaotisch en
onregelmatig, waarbij de vloeistofdeeltjes wervelen, draaien
en zich vermengen. Dit treedt op bij hogere snelheden of in
aanwezigheid van obstakels.
Diffusie van gassen en vloeistoffen
- Diffusie is het proces waarbij deeltjes zich verspreiden van een
gebied met een hoge concentratie naar een gebied met een
lagere concentratie, totdat een gelijkmatige verdeling is
Leerdoelen:
1. Wat de kenmerken zijn ten aanzien van:
- Vorm/volume/oppervlak
- Viscositeit
- Cohesie/adhesie;
2. Wat de effecten zijn van het uitoefenen van druk op een vloeistof:
- Wet van Pascal;
3. Wat bedoeld wordt met de dichtheid van een stof (soortelijke
massa):
- Wet van Archimedes;
4. Wat bedoeld wordt met de termen:
- Communicerende vaten;
- Hydrostatica;
- Capillariteit;
5. Wat een laminaire en turbulente stroming is van stromende
vloeistoffen;
6. Hoe diffusie van gassen en vloeistoffen tot stand komt;
7. Wat het begrip diffusiesnelheid is met betrekking tot het begrip
osmose
8. Wat permeabel en semipermeabel betekent en wat de effecten op
de concentratie van de gassen en vloeistoffen zijn
9. Hoe de osmotische druk wordt opgebouwd (plasmolyse/turgor);
10. Wat de werking is van een hypertonische -, hypotonische- en
isotonisch oplossing en kan de verschillen aangeven;
11. Wat de colloïd-osmotische druk is;
12. Wat het verband tussen bloeddruk en osmotische druk is
Kenmerken van vloeistoffen
Vorm/volume/oppervlak
- Vloeistoffen hebben geen vaste vorm, maar nemen de vorm
aan van hun container. Ze hebben echter wel een vast volume
en een oppervlak dat in contact staat met de omgeving.
Viscositeit
- Dit verwijst naar de weerstand van een vloeistof tegen
stroming. Hoe viskeuzer (stroperiger/ dikker) een vloeistof is,
hoe groter de weerstand tegen stroming.
- Hoe warmer de vloeistof hoe minder visceus het wordt
Cohesie
- Is de aantrekkingskracht tussen de deeltjes van dezelfde stof,
dit is bij kwik heel groot
Adhesie
, - Verwijst naar de aantrekkingskracht tussen de deeltjes van
verschillende stoffen. Deze krachten beïnvloeden hoe
vloeistoffen zich gedragen, bijvoorbeeld in capillaire werking.
- Bij water is de adhesie groter dan de cohesie, bij kwik is dat
andersom
- Als een vloeistof op een tafel valt en het blijft een druppel is
de cohesie dus groot, als de druppels uit elkaar vallen is de
adhesie groter
- Het ligt er wel aan wat je ertegen over stelt, bij olie versus
water blijft de cohesie groot en blijft het water een druppel
Binding tussen waterstofmoleculen
- Watermoleculen trekken elkaar aan via een binding tussen de
H van het ene molecuul en de O van een ander molecuul.
- Dit heet een waterstofbrug.
- Deze binding is zwakker dan de sterke bindingen in
bijvoorbeeld kwik.
- Maar veel sterker dan bij stoffen zonder zulke bindingen, zoals
benzine.
- Water heeft hierdoor een hogere
dichtheid en sterkere onderlinge
aantrekkingskracht (cohesie)
Oppervlaktespanning bij water
- Een watermolecuul kan vier
waterstofbruggen vormen. Aan het
wateroppervlak hebben de bovenste
moleculen geen watermoleculen boven
zich om mee te binden. Daardoor richten hun
waterstofbruggen zich meer naar de zijkant en naar beneden.
- Dit trekt de moleculen strak tegen elkaar aan en vormt de
oppervlaktespanning
- Sommige stoffen kunnen de oppervlaktespanning verlagen,
zoals zeep. Dit noemen we
oppervlakte actieve stoffen,
detergentia of surfactants
- Zeep heeft een hydrofobe
staart een hydrofiele kop, met
de kop zullen ze dus tussen het
water gaan zitten wat de
oppervlaktespanning verstoort
,Effecten van druk op een vloeistof volgens de Wet van Pascal
- De Wet van Pascal stelt dat een
drukverandering die wordt toegepast op
een afgesloten vloeistof of gas gelijkmatig
en onverminderd wordt doorgegeven in alle
richtingen. Dit is een basis voor
hydraulische systemen.
- De wiskundige formulering van de Wet van
Pascal is: P1 + ΔP = P2
- P1 de oorspronkelijke druk
- ΔP de toegevoegde druk is
- P2 de nieuwe druk is na de toevoeging van ΔP
Hydraulisch principe (gebaseerd op de wet van pascal)
- De druk die je op een afgesloten vloeistof uitoefent, wordt
overal gelijk doorgegeven.
- Met F = p x A kun je berekenen welke kracht op een oppervlak
werkt.
- Kracht = druk x opp
- Omdat de druk overal hetzelfde is, geeft een groter oppervlak
automatisch meer kracht dan een kleiner oppervlak.
De dichtheid van een stof (soortelijke massa) volgens de Wet van
Archimedes
- Soortelijke massa, is een maat voor de massa per volume-
eenheid van een materiaal. Het wordt vaak aangeduid met de
Griekse letter ρ (rho) en wordt uitgedrukt in
kilogram per kubieke meter (kg/m³).
- De specifieke massa wordt berekend door
de massa van een object te delen door het
volume dat het inneemt. De formule is als
volgt: ρ = m / V
- ρ de specifieke massa (dichtheid)
- m de massa van het object is
- V het volume van het object is
- Wet van Archimedes stelt dat een object
dat volledig of gedeeltelijk ondergedompeld
is in een vloeistof een opwaartse kracht
ondervindt die gelijk is aan het gewicht van
de verplaatste vloeistof. Met andere
woorden, het volume van de vloeistof dat
wordt verplaatst door het ondergedompelde voorwerp, ook wel
de verplaatste vloeistof genoemd, is gelijk aan het volume van
het ondergedompelde deel van het voorwerp. Dit verklaart
waarom voorwerpen drijven, zweven of zinken.
, - De wiskundige formulering van de Wet van Archimedes is:
Fopwaarts = ρ x g x Vverplaatst
- Fopwaarts de opwaartse kracht die op het voorwerp
werkt
- ρ (rho) de dichtheid van de vloeistof is waarin het
voorwerp zich bevindt
- g de versnelling door zwaartekracht is (ongeveer 9.81
m/s29.81m/s2)
- Vverplaatst is het volume van de vloeistof dat door het
voorwerp wordt verplaatst
Termen: communicerende vaten; hydrostatica; capillariteit
- Communicerende vaten: Dit zijn met elkaar
verbonden vaten waarin dezelfde vloeistof zit. De
vloeistof kan vrij tussen de vaten stromen.
Uiteindelijk komt de vloeistof in alle vaten op
dezelfde hoogte, omdat de druk overal gelijk wordt.
- Hydrostatica: Dit is het deel van de fysica (materie, energie,
ruimte en tijd, en de interacties daartussen) dat zich
bezighoudt met de studie van stilstaande vloeistoffen onder
invloed van druk en zwaartekracht.
- Capillariteit: Dit verwijst naar het fenomeen waarbij
vloeistoffen in kleine openingen of capillairen kunnen
stijgen of dalen als gevolg van de combinatie van
oppervlaktespanning, adhesie en cohesie. Water
kruipt sneller omhoog dan kwik in een kleine
glazenbuis
Stroming van vloeistoffen
- Laminaire stroming verwijst naar een geordende, gelaagde
beweging van vloeistofdeeltjes, waarbij de deeltjes in
parallelle stromen bewegen zonder verstoringen of
wervelingen.
- Laminaire stroming is de meest effectieve manier om
vloeistof door een buis te laten stromen
- Turbulente stroming daarentegen is chaotisch en
onregelmatig, waarbij de vloeistofdeeltjes wervelen, draaien
en zich vermengen. Dit treedt op bij hogere snelheden of in
aanwezigheid van obstakels.
Diffusie van gassen en vloeistoffen
- Diffusie is het proces waarbij deeltjes zich verspreiden van een
gebied met een hoge concentratie naar een gebied met een
lagere concentratie, totdat een gelijkmatige verdeling is
