Samenvatting Nova natuurkunde H11 Stof en materiaaleigenschappen

H11 Stof- en materiaaleigenschappen

11.1 Eigenschappen van gassen

Gassen: Zijn vaak geur- en kleurloos, we merken dat ze bestaan doordat ze een druk uitoefenen.

Druk=Kracht die per oppervlakte-eenheid wordt uitgeoefend.
- Meet je met een nanometer
- Een gas oefent in alle richtingen een gelijke druk uit.
- Hangt af van volume, temperatuur en hoeveelheid gas.
F
 Formule: p= (Geldt voor zowel druk van gas als van een voorwerp.)
A
- p= Druk in pascal (Pa)
- F= Kracht in Newton (N)
- A= Oppervlakte in vierkante meter (m2)

Druk en volume:
- Heeft een omgekeerd evenredig verband: Neemt de een toe, dan neemt de ander af.
- Dit is alleen het geval bij een constante temperatuur + constante hoeveelheid gas.
 Formule: Wet van Boyle= p∗V =constant
- p= Druk in pascal (Pa)
- V= Volume van gas in kubieke meter (m3)

Druk en temperatuur:
- Heeft een recht evenredig verband: Neemt de een toe, dan neemt de ander ook toe.
- Dit is alleen het geval bij een constant volume + constante hoeveelheid gas.
- Formule alleen gebruiken bij absolute temperatuut met een absoluut nulpunt (0 K= -273,15 graden)
p
 Formule: Wet van Gay-Lussac: =constant
T
- p= Druk in pascal (Pa)
- T= Absolute temperatuur van het gas in Kelvin (K)

Druk en hoeveelheid gas:
- Heeft een recht evenredig verband: Neemt de een toe, dan neemt de ander ook toe.
- Dit is alleen het geval bij een constant volume + constante temperatuur.
p
 Formule: =constant
n
- p= Druk in pascal (Pa)
- n= Hoeveelheid gas in mol (mol)

Mol= Aantal deeltjes in bepaalde hoeveelheid stof.
- Weergegeven met getal van Avogadro (Na)= 6,022 * 1023 deeltjes in 1 mol stof.

Algemene gaswet= Wet die de drie gassen samen vormen.
- Handig wanneer meer dan 1 grootheid veranderd.
 Formule: p∗V =n∗R∗T
- p= Druk in pascal (Pa)
- V= Volume van gas in kubieke meter (m3)
- n= Hoeveelheid gas in mol (mol)
- R= Gasconstante in joule per mol per kelvin (J mol-1 K-1)

, o Is onafhankelijk van het soort gas= 8,3 J mol-1 K-1
- T= Absolute temperatuur van het gas in Kelvin (K)

11.2 Microscopisch model van een gas

Bij gelijke temperatuur, druk en volume bestaat elk gas uit eenzelfde hoeveelheid deeltjes.
 Eigenschappen van een gas zijn te verklaren door een eenvoudig microscopisch model.

Macroscopische eigenschap= Eigenschap op macroniveau, niveau van stoffen en materialen wat we
met het blote oog kunnen zien.
- Temperatuur, druk, hoeveelheid gas en volume zijn macroscopische eigenschappen van een gas.
- Algemene gaswet is een macroscopische beschrijving: Het beschrijft alleen wat we zien veranderen
aan een gas op stof niveau en niet waarom een gas zich zo gedraagt (is te verklaren op
microniveau).

Microscopisch model= Deeltjes model op molecuul niveau.
- Geeft betere beschrijving van wat er in een gas gebeurt.
- Gebruik je om te beredeneren wat de meetbare macroscopische gevolgen zijn van de bewegingen.
 De kinetische gastheorie= Microscopisch model van een gas waarmee de algemene gaswet
verklaard kan worden met de volgende aannamen:
- Gas bestaat uit zeer veel, zeer kleine deeltjes (atomen of moleculen) van verwaarloosbare grootte.
- Er is een bepaalde kans dat een deeltje met bepaalde snelheid in een bepaalde richting beweegt.
- Als deeltjes tegen de wand botsen, verliezen ze geen energie.
- Deeltjes oefenen alleen kracht op elkaar uit als ze botsen, verder bewegen ze vrij.
 Gas dat aan deze aannames voldoet is een ideaal gas. (Meestal bij lage druk en hoge temperatuur)
- Eventuele andere krachten op gas moeten verwaarloosd worden.

Druk van een gas:
- Wordt veroorzaakt door vele botsingen van deeltjes in gas tegen wand waarin het gas zich bevindt.
- Doordat deeltjes wanordelijk door elkaar bewegen, botsen ze tegen alle wanden en oefent het gas
in alle richtingen een druk uit.
- Bij een deeltje met een lage massa zijn er meer deeltjes aanwezig in een mol stof + ze hebben een
grotere snelheid, hierdoor oefenen ze een hogere druk uit.

Temperatuur van een gas:
- Temperatuur van een gas is evenredig met de gemiddelde kinetische energie van deeltjes in gas.
3
 Kinetische energie van deeltjes bepalen: Ek= ∗Kb∗T
2
- Ek= Kinetische energie in joule (J)
- Kb= Constante van Boltzman in Joule per Kelvin (J K^-1)
- T= Temperatuur in Kelvin (K)


Gaswetten verklaren:
p∗V =constant  Al verkleint het volume, dan zitten er meer deeltjes in een volume-eenheid
waardoor ze vaker botsen op de wand en de druk verhoogt.
p
=constant  Als de temperatuur verhoogt, bewegen de moleculen snelle waardoor ze
T
vaker botsen op de wand en de druk verhoogt.
p
=constant  Als je meer gas in een container pompt, zijn er meer moleculen en meer
n
botsingen tegen de wand waardoor de druk verhoogt.