Leerdoelen

  1. Definieer druk.
  2. Leer de eenheden van druk en hoe je ze kunt omrekenen.

De kinetische theorie van gassen geeft aan dat gasdeeltjes altijd in beweging zijn en in botsing komen met andere deeltjes en de wanden van de container waarin ze zich bevinden. Hoewel botsingen met containerwanden elastisch zijn (d.w.z. dat er geen netto energiewinst of -verlies is als gevolg van de botsing), oefent een gasdeeltje tijdens de botsing wel een kracht uit op de wand. De opeenstapeling van al deze krachten verdeeld over het oppervlak van de wanden van de container veroorzaakt iets wat we druk noemen. Druk (P) wordt gedefinieerd als de kracht van alle botsingen tussen gasdeeltjes en wanden, gedeeld door het oppervlak van de wand:

Alle gassen oefenen druk uit; het is een van de fundamenteel meetbare grootheden van deze fase van de materie. Zelfs onze atmosfeer oefent druk uit – in dit geval wordt het gas “vastgehouden” door de zwaartekracht van de aarde, in plaats van dat het gas zich in een vat bevindt. De druk van de atmosfeer is 101,325 Pa.

Druk kent een verscheidenheid aan eenheden. De formele, door de SI goedgekeurde eenheid van druk is de pascal (Pa), die is gedefinieerd als 1 N/m2 (één newton kracht op een oppervlakte van één vierkante meter). Deze eenheid is echter meestal te klein om nuttig te zijn. Een veel gebruikte eenheid van druk is de atmosfeer (atm), die oorspronkelijk werd gedefinieerd als de gemiddelde atmosferische druk op zeeniveau.

De “gemiddelde atmosferische druk op zeeniveau” is echter moeilijk te bepalen, omdat de atmosferische druk varieert. Een meer betrouwbare en gangbare eenheid is millimeter kwik (mmHg), dat wil zeggen de druk die wordt uitgeoefend door een kwikkolom van precies 1 mm hoog. Een equivalente eenheid is de torr, die gelijk is aan 1 mmHg. (De torr is genoemd naar Evangelista Torricelli, een 17e-eeuwse Italiaanse wetenschapper die de kwikbarometer uitvond). Met deze definities van druk wordt de eenheid atmosfeer opnieuw gedefinieerd: 1 atm is gedefinieerd als precies 760 mmHg, of 760 torr. We hebben dus de volgende equivalenties:

1 atm = 760 mmHg = 760 torr

We kunnen deze equivalenties gebruiken zoals met alle equivalenties – om omrekeningen te maken van de ene eenheid naar de andere. Als we deze vergelijken met de formele SI-eenheid van druk, 1 atm = 101,325 Pa.

Voorbeeld 1

Hoeveel atmosferen zitten er in 595 torr?

Oplossing

Met behulp van de drukequivalenties stellen we een omrekeningsfactor op tussen torr en atmosferen: 1 atm = 760 torr.

Omdat de getallen in de omrekenfactor exact zijn, wordt het aantal significante cijfers in het uiteindelijke antwoord bepaald door de beginwaarde van de druk.

Test jezelf

Hoeveel atmosferen zitten er in 1,022 torr?

Antwoord

1,345 atm

Voorbeeld 2

De atmosfeer op Mars bestaat voor het grootste deel uit CO2 bij een druk van 6,01 mmHg. Wat is deze druk in atmosferen?

Oplossing

Gebruik de drukequivalenten om de juiste omrekeningsfactor te construeren tussen millimeters kwik en atmosferen.

Aan het eind hebben we het antwoord in wetenschappelijke notatie uitgedrukt.

Test jezelf

De luchtdruk is laag in het oog van een orkaan. Bij een orkaan in 1979 in de Stille Oceaan werd in het oog een druk van 0,859 atm gemeten. Wat is deze druk in torr?

Antwoord

652 torr

Key Takeaways

  • Druk is een kracht die over een gebied wordt uitgeoefend.
  • Druk kent verschillende veelvoorkomende eenheden die kunnen worden omgerekend.

Oefeningen

  1. Definieer druk. Wat veroorzaakt het?

  2. Definieer en relateer drie eenheden van druk.

  3. Als een kracht van 16.7 N wordt uitgeoefend op een oppervlak van 2,44 m2, wat is dan de druk in pascal?

  4. Als een kracht van 2,546 N wordt uitgeoefend op een oppervlak van 0.0332 m2, wat is dan de druk in pascal?

  5. Leg uit waarom de oorspronkelijke definitie van atmosfeer niet goed werkte.

  6. Welke eenheden van druk zijn gelijk aan elkaar?

  7. Hoeveel atmosferen zitten er in 889 mmHg?

  8. Hoeveel atmosferen zitten er in 223 torr?

  9. Hoeveel torr zitten er in 2,443 atm?

  10. Hoeveel millimeters kwik zitten er in 0,334 atm?

  11. Hoeveel millimeters kwik zitten er in 334 torr?

  12. Hoeveel torr zit er in 0,777 mmHg?

  13. Hoeveel pascal zit er in 1 torr?

  14. Een druk van 0,887 atm is gelijk aan hoeveel pascal?

Antwoorden

Druk is kracht per oppervlakte-eenheid. Het wordt veroorzaakt door gasdeeltjes die de wanden van hun vat raken.

6,84 Pa

Omdat de atmosferische druk op zeeniveau variabel is, is het geen consistente eenheid van druk.

1,17 atm

1,857 torr

334 mmHg

133 Pa

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *