De wet van Boyle

volume versus druk!

De wet van Boyle

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.

IntroductieWerkboek 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.

Opmerking: je kan een foto maken van de eerste pagina van je werkboek en dit dan als voorblad van je verslag gebruiken.

De wet van Boyle

VraagstellingBepaal het effect van het volume op de druk van een afgesloten systeem, dat een vast aantal moleculen bevat bij een vaste temperatuur.

Een skippy bal bevat een vast aantal moleculen bij een vaste temperatuur.

Wat zou er met de druk gebeuren, als je het volume liet afnemen door erop te gaan zitten?

De wet van Boyle

Achtergrond• Vaste stoffen en vloeistoffen nemen een vaste hoeveelheid ruimte in. Het volume

van gassen kan veranderen .

• De gasmoleculen kunnen worden samengeperst in een kleiner volume en als ze dan weer in de ruimte worden gelaten vullen ze zich weer helemaal op.

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.

Toets1. Welke moleculen kunnen in een kleinere ruimte

worden samengeperst?

a) vaste stof.

b) vloeistof.

c) gas.

d) vaste stof, vloeistof en gas.

De wet van BoyleAchtergrond• De mogelijkheid die gassen hebben om de hoeveelheid ruimte , die zij innemen te

veranderen, wordt verklaard in de kinetische gastheorie. • Deze theorie neemt aan:

o Gassen kunnen gezien worden als harde bolletjes, die zover uit elkaar zijn, dat ze geen volume innemen.

o Gasmoleculen bewegen zich in rechte lijnen voort, totdat ze op elkaar of tegen de wand botsen en ze van richting moeten veranderen.

o De bewegingen van gasmoleculen zijn willekeurig en botsingen zijn elastisch: ze winnen noch verliezen energie bij botsingen.

Toets2. Volgens de theorie liggen de gasmoleculen zover

uiteen dat ze __________ van de ruimte waarin ze zitten innemen.

a) 70%

b) 50%

c) 30%

d) 0%

gasmoleculen

De wet van Boyle

Achtergrond• Een gas dat zich volgens de regels gedraagt heet een ideaal gas. Hoewel een

ideaal gas niet bestaat, gedragen veel gassen onder vele omstandigheden van temperatuur en druk zich wel als een ideaal gas.

• Ideale gassen houden zich aan vele wetten, waaronder de wet van Boyle, die beschrijft hoe druk (P) en volume (V) van een gas samenhangen bij een constante temperatuur (T).

kracht

2 N

Druk is een gemiddelde kracht op een oppervlak. Gasmoleculen oefenen die kracht uit als ze tegen de wand van het vat waarin ze zitten botsen.

100ml 500mlVolume is de ruimte die stoffen innemen.

oppervlakte

De wet van Boyle

Veiligheid• Volg alle regels voor een veilig practicum nauwlettend op. • Druk de lucht in je injectie spuit niet teveel samen, zodat

je je niet kunt verwonden..

De wet van BoyleMaterialen en benodigdheden

Verzamel alles wat je nodig hebt voordat je met je experiment begint:• absolute druksensor• verlengkabel voor de sensor• plastic injectiespuit van 20 of 60ml

• een stukje slang, 1-2cm• snelkoppeling • 2 tot 3 druppels glycerine

Zet in de juiste volgorde

A. Verbind de injectiespuit, gevuld met 20ml lucht, met de absolute druksensor.

B. Bereken de gemiddelde druk bij elk volume en gebruik deze waarden om de relatie tussen P en V te bepalen.

C. Noteer de absolute druk (P) bij 20ml, 18ml, 16ml, 14ml, 12ml, 10ml, 8ml, en 6ml.

D. Verzamel nog 2 sets meetwaarden voor de absolute druk (P) voor elk van de volumes (V).

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 een foto.

*Voorspelling 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 bent4. Maak je een vergissing,

druk dan op om de lijn te wissen.

VoorspellingVr.1: Wat zal er gebeuren met

de druk (P) in de spuit als je het volume (V) verlaagt? Teken je voorspelling in de grafiek in*.

De wet van Boyle

Opstelling1. Verbind de absolute druksensor met de verlengkabel aan de Spark.

verlengkabel

absolute druksensor

Opstelling2. Verbind de injectiespuit met behulp van een

stukje slang aan de snelkoppeling. Gebruik zo nodig een druppel glycerine om het beter te laten glijden.

spuitslang, 1-2cm

snelkoppeling

druppel glycerine druppel glycerine

Vr.2: Wat is de onafhankelijke variabele in dit experiment en in welke eenheden wordt die uitgedrukt?

3. Vul de injectiespuit met 20ml lucht.

4. Plaats de snelkoppeling op de absolute druksensor en draai deze in de richting van de wijzers van de klok totdat hij vastklikt.

drukpoort

snelkoppeling

Opstelling Vr.3: Wat is de afhankelijke variabele in dit experiment en in welke eenheden wordt die uitgedrukt?

1. Druk op om de meting te starten.

2. Zet het volume van de spuit op 20ml.

3. Wanneer de waarde niet meer verandert , druk dan op om de druk vast te leggen.

4. Herhaal de stappen 2 en 3, maar nu met het volume van de spuit samengedrukt tot 18ml, 16ml, 14ml, 12ml, 10ml, 8ml and 6ml.

5. Druk op om de meting te stoppen.

Meten

6. Maak met de snelkoppeling de spuit los van de sensor.

7. Vul de spuit weer tot 20ml en bevestig hem opnieuw aan de sensor.

8. Druk op om de meting opnieuw te starten.

9. Druk de spuit weer in tot de opgegeven volumes en wanneer de waarde niet meer veandert, druk dan op om de druk vast te leggen.

10.Druk op om de meting opnieuw te stoppen.

Vr.4: Bij welk volume wordt het moeilijk de spuit in te drukken? Waarom?

Vr.5: Wat veroorzaakt de druk in de spuit?

Vr.6: Waarom moet je de meting een aantal keren herhalen?

11.Maak met de snelkoppeling de spuit weer los van de sensor.

12.Vul hem weer tot 20ml en bevestig hem opnieuw aan de sensor.

13.Druk op om de derde meting te starten.

14.Druk de spuit weer in tot de opgegeven volumes en wanneer de waarde niet meer verandert, druk dan op om de druk vast te leggen.

15.Druk op om de meting te stoppen.

Gegevensverwerking

*Gegevens invoeren: 1. Druk op om het palet te

openen.2. Druk op selecteer

vervolgens een cel in delijst. Deze zal geel oplichten..

3. Druk op om het toetsenbord scherm te opernen.

1. Bereken de gemiddelde druk voor elk volume. Noteer de gemiddelden.*

3

P P P P 321

Gegevensverwerking2. Beschrijf wat er gebeurt in

de grafiek. Hoe kan de verhouding tussen druk en volume op wiskundige wijze worden weergegeven?

*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 toetsenbordscherm te openen.

3. Bereken voor elke meetserie de constante k.*

P×V= kDe wet van Boyle!

Gegevensverwerking

4. Wat is de k voor lucht? Bepaal het gemiddelde voor deze k’s, die je hebt gevonden bij elk volume bij alle drie meetseries.

Gegevensverwerking

*maken van een curve fit: 1. Druk op om het palet te

openen.2. Druk op om het curve fit

scherm te openen. 3. Druk op naam van de fit die

je wilt gebruiken.

Gegevensverwerking5. Pas een lineaire fit toe op de

curve van constante k versus het volume*.

De wet van Boyle

Gegevensverwerking6. De grafiek op de vorige pagina toont de waarde van k versus het volume.

Voor een ideaal gas zou de waarde k constant moeten zijn voor alle volumes. Is dat hier zo en waarom?

De wet van Boyle

Analyseren1. Zijn druk en volume recht of omgekeerd evenredig met elkaar? Hoe

kun je dat weten? Gebruik de gegevens uit je metingen.

De wet van Boyle

Analyseren2a. In welk gebied op de druk versus volume curve gedraagt lucht zich als een

ideaal gas en waar juist niet?

2b. Wat is het verschil tussen een ideaal gas en een reёel gas?

De wet van Boyle

Analyseren3. Bereken de druk die je zou verwachten in de injectiespuit bij een volume van

15ml. Leg je werk vast.

De wet van Boyle

Samenvatting1. Leg uit waarom mogelijk is om de wet van Boyle zowel als PV = k als

P1V1 = P2V2 te schrijven.

De wet van Boyle

Samenvatting2. Een helium ballon wordt opgelaten in de atmosfeer. Hoe hoger

hij komt hoe meer de omliggende luchtdruk afneemt.

Wat verwacht je dat er gaat gebeuren met het volume van de ballon? Leg uit.

De wet van Boyle

Samenvatting3. Hoe zou je het experiment zo kunnen veranderen, dat de resultaten meer op die

van een ideaal gas zouden lijken?

De wet van Boyle

Samenvatting4. Een cilinder met 250ml gas heeft een druk van 350kPa. Wat zou de druk worden

als het werd samengedrukt tot een volume van 45ml. Leg je werk vast.

Opmerking: gebruik P1V1 = P2V2.

Meerkeuzevraag1. Bij kamertemperatuur gedraagt lucht zich als een

ideaal gas bij _______________.

a) lage Druk.

b) hoge druk.

c) elke druk.

d) geen enkele druk.

Meerkeuzevraag2. Onder welke omstandigheden zal het volume

afnemen?

a) Een toename van de hoeveelheid gas.

b) Een toename van de temperatuur.

c) Een toename van de druk.

d) Een afname van de druk.

meerkeuzevraag3. Bij een constante temperatuur is de verhouding

tussen het volume (V) en de druk (P) van een gas ___________.

a) V = (constante) x P

b) P = (constante) x V

c) P x V = constant

d) V/P = constant

Meerkeuzevraag4. Welke grafiek laat de relatie tussen druk en het

volume van stikstofgas bij een constante temperatuur zien ?

Verdamping van vloeibare stikstof

Meerkeuzevraag5. Een cilinder met 3.0l gas heeft een druk van 120

kPa. Wat zou het volume worden als de druk toenam tot 240 kPa?

a) 1,5l

b) 3,0l

c) 4,5l

d) 6,0 l

De wet van Boyle

Gefeliciteerd!Je hebt je onderzoek klaar.Volg de instructies van de docent op om alles op te ruimen en de resultaten van het onderzoek door te geven.

De wet van Boyle

Naslag1.BOYLE'S LAW DIAGRAM: http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Boyles_Law_animated.gif2.YOGA LADY http://www.freeclipartnow.com/recreation/sports/fitness/yoga.jpg.html3.PURPLE BALLOON http://www.freeclipartnow.com/recreation/partying/balloon-purple-aj.jpg.html4.HOT AIR BALLOON: http://www.openstockphotography.org/image-licensing/balloon/Hotairballoon-stockholm.jpg