Fysica 1* NELOS

Boyle-Mariotte, Archimedes, Dalton & Henry

© 2011 - G.W. Van der Veg - Sportduikclub ‘de Walrussen’

Inhoud

Definities Wat zijn natuurkundige wetten? Waarom zijn deze zo belangrijk? Archimedes Boyle & Mariotte Henry Dalton Pascal

Definities

Massa Kracht Gewicht Druk Temperatuur

Druk

Druk is de kracht op een oppervlakte gedeeld door deze oppervlakte.

Dus de druk is niet afhankelijk van het oppervlakte!

SI eenheid is Pa (Pascal) = 1 N / m2

(oftewel N per vierkante meter) Als duikers gebruiken we een wat grotere eenheid,

1 Bar = 100.000 Pa (100 kPa).

Op zeeniveau spreken we van een atmosferische druk van 1 Bar.

Oorzaak is de kracht die de kolom lucht op ons uitoefent (het van deze kolom gewicht dus).

Druk

Onderwater komt er elke 10 meter één Bar bij. Deze extra druk, tgv de waterkolom die op ons drukt,

noemen we de hydrostatische druk. Samen met de atmosferische druk vorm deze de

absolute druk. Absolute druk = 1 + (Diepte/10) Bar. Dus bv op 30m diepte hebben we een absolute druk

van: 1 (Atmosferische druk) + 3 (Hydrostatische) = 4 Bar

Natuurkundige Wetten

Twee delen:

1. Simpele ‘wet’

2. Soms lastige en/of lange ‘disclaimer’

– Soms meerdere schrijfwijzen.– Soms meerdere namen

Waarom belangrijk?

We duiken in een ‘vreemde’ omgeving waar de druk sterk varieert.

Mensen zijn (plaatselijk) samendrukbaar. De hulpmiddelen (trimvest, uitloden, fles etc)

werken volgens natuurkundige principes.

Samenhang

Archimedes

Een lichaam, ondergedompeld in een vloeistof, ondergaat een opwaartse stuwkracht gelijk aan het gewicht van de verplaatste vloeistof.

Let op: de verplaatste vloeistof !

Zout water is zwaarder dan zoet water (dus meer opwaartse kracht).

Toepassingen

Archimedes: SG– Zweven = Opwaartse kracht = gewicht 0– Stijgen = Opwaartse kracht > gewicht -– Zinken = Opwaartse kracht < gewicht +– Drijven = Opwaartse kracht = gewicht 0

(Gedeeltelijke onderdompeling!)

– Schijnbaar gewicht: Gewicht - Opwaartse kracht

Boyle-Mariotte

Het volume van een gas is omgekeerd evenredig met de druk.

Bij constante temperatuur en

Bij constante hoeveelheid gas.

P*V = constant [BarL] of

P1*V1 = P2*V2

Bij constante temperatuur is het volume van een bepaalde hoeveelheid gas omgekeerd evenredig met de druk.

Voorbeelden

Oa. Boyle-Mariotte ligt ten grondslag aan mechanische ongevallen (baro trauma’s).

Andere toepassingen (icm Archimedes):– Uitloding, stijgen & dalen.– Lucht in de duikfles.– Werking trimvest.– Luchtverbruik op diepte.

Boyle & Mariotte

Toepassingen

Een ballon van 10L die we vanaf de oppervlakte meenemen krimp volgens P*V = constant:

Diepte [m]

Druk [Bar] Volume [L]

Contante (P*V) [BarL]

0 1 10 10

10 2 5 10

20 3 3.3 10

30 4 2.5 10

40 5 2 10

Druk & Volume onder water

Toepassingen

Een ballon van 10L die we vanaf bv 40m laten opstijgen zet uit volgens P*V = constant:

Diepte [m]

Abs Druk [Bar]

Volume [L]

Contante (P*V) [BarL]

40 5 10 50

30 4 12.5 50

20 3 16.6 50

10 2 25 50

0 1 50 50

Partiële druk

Partiële druk is de druk die een gas uit een mengsel van gassen heeft als dit gas zich alleen in deze ruimte zou bevinden.

Voorbeeld: Lucht op 1 bar bevat ± 20% zuurstof en 80% stikstof.

De partiële druk van de stikstof is dan 80% van 1 bar = 0.8 bar. (dit noemen we de ppN2)

De partiële druk van de zuurstof is dan 20% van 1 bar = 0.2 bar. (dit noemen we de ppO2)

Tellen we de partiale drukken weer op dan vinden we keurig:0.8 Bar + 0.2 Bar = 1 Bar terug.

Dalton

De druk van een mengsel van gassen is gelijk aan de som van partiële drukken van deze gassen.

Bij constante hoeveelheid gas (geen scheikundige reactie). en

Bij een constante temperatuur.

Als twee of meer gassen, die met elkaar geen scheikundige reactie aangaan, zich in eenzelfde ruimte bevinden,dan is bij constante temperatuur de druk van het mengsel gelijk aan de som van de drukken die elk gas afzonderlijk zou hebben als het alleen in die ruimte was.

Henry

De hoeveelheid gas die kan oplossen in een vloeistof is evenredig met de druk van het gas.

Constante hoeveelheid gas Bij verzadiging Constante temperatuur Constant Oppervlakte

Bij constante temperatuur en bij verzadiging is de hoeveelheid opgelost gas in een vloeistof evenredig met de druk van dat gas in contact met die vloeistof

Voorbeelden

Oa. Henry & Dalton liggen ten grondslag aan chemische ongevallen (deco-ongevallen).

Andere toepassingen:– Duikcomputer, Duiktabellen.– Duiken met Nitrox.– Gasvergiftigingen zoals dieptedronkenschap.– 100% zuurstof toediening.

Henry

Toegift