Het thema “gassen” bestaat uit vier hoofdstukken

Villa da Vinci – 4 Freinet – 2016-17
Fysica (2u)
Handleiding Fysica
Deel 4 : Gassen
Het thema “gassen” bestaat uit vier hoofdstukken:
1. Hoofdstuk 8 : De gaswet van Boyle & Mariotte : verband tussen de druk (p) en het volume (V)
van een gas bij een constante temperatuur (T)
2. Hoofdstuk 9 : De drukwet van Gay-Lussac: verband tussen de druk (p) en de temperatuur (T)
van een gas bij een constant volume (V)
3. Hoofdstuk 10 : De volumewet van Gay-Lussac: verband tussen het volume (V) en de
temperatuur (T) van een gas bij een constante druk (p)
4. Hoofdstuk 11 : De algemene gaswet
Na de hoofdstukken 8 en 9 volgt telkens een A-toets op 10 punten (DW). Vervolgens sluiten we dit
hoofdstuk af met een B-toets (hoofdstukken 8-11).
Planning:






Herhalingsles hoofdstuk 8
vrijdag 20 januari
A-toets hoofdstuk 8
dinsdag 24 januari
Herhalingsles hoofdstuk 9
woensdag 1 februari
A-toets hoofdstuk 9
vrijdag 3 februari
Herhalingsles gassen
vrijdag 17 februari
B-toets gassen H 8-11 (vooral vraagstukken en inzicht) woensdag 22 februari
Voor dit hoofdstuk maak je gebruik van de volgende bronnen:
-
-
Deze handleiding (zie ook p. 4-5 : handige hulpmiddelen)
Handboek Sirius 4 p. 114-153 + kopie van de oplossingen (indien gewenst)
Het online leerpad “Gassen” (via mathima.be, jaar 4, fysica). Hier vind je :
o Oefeningen uit het boek, met de oplossingen
o Extra voorbeelden, oefeningen, simulaties en applets
o Uitbreidingsoefeningen
De labo-proeven en je verslagen
Je eigen notities, je schema’s en samenvattingen
De oefeningen maak je, volgens je eigen voorkeur, uit het boek of op het
leerpad. Let wel: sommige oefeningen vind je alleen online!
Handleiding bij Fysica H4 : Gassen
p. 1
Villa da Vinci – 4 Freinet – 2016-17
Fysica (2u)
Leerpad “gassen”
Hoofdstuk 8 : gaswet van Boyle & Mariotte
 Vat samen : p. 116-119
 Maak de oefeningen en vraagstukken op p. 120-124
Hoofdstuk 9 : drukwet van Gay-Lussac
 Vat samen: p. 126-130
 Maak de oefeningen en vraagstukken op p. 131-135
Hoofdstuk 10 : volumewet van Gay-Lussac
Hoofdstuk 11 : de algemene gaswet
 Vat samen : p. 137-142
 Maak de oefeningen en vraagstukken op p. 143-152
CHECKLIST: Wat je na het hoofdstuk Gassen moet kunnen:
1. De toestandsfactoren van een gas kennen en kunnen beschrijven (+ de gebruikelijke
eenheden en omrekeningen).
2. Wet van Boyle (& Mariotte): voor een bepaalde hoeveelheid gas het verband tussen druk
en volume bij constante temperatuur beschrijven en grafisch weergeven.
3. Drukwet van Gay-Lussac: voor een bepaalde hoeveelheid gas het verband tussen volume
en temperatuur bij een constante druk beschrijven en grafisch weergeven.
4. Volumewet van Gay-Lussac (= wet van Regnault) : voor een bepaalde hoeveelheid gas
het verband tussen druk en temperatuur bij een constant volume beschrijven en grafisch
weergeven.
5. Absolute temperatuur en absoluut nulpunt. De kinetische opvatting van het begrip
temperatuur beschrijven en in verband brengen met het absolute nulpunt. Omrekenen
tussen kelvin en graden celsius.
6. Een gaswet experimenteel afleiden en grafisch weergeven (leerlingenproef).
7. De ideale gaswet: voor een bepaalde hoeveelheid ideaal gas het verband tussen de druk,
het volume en de temperatuur beschrijven.
8. De algemene gaswet: de toestandsvergelijking van een ideaal gas beschrijven en
gebruiken.
9. Technische toepassingen beschrijven en gebruiken in verband met de gaswetten.
10. Vragen en vraagstukken oplossen in verband met gaswetten.
Extra te kennen leerstof:



o druk (p) is kracht per volume;
o eenheid van druk; omzettingen tussen Pa, hPa, bar en N/m²
o grootte van de atmosferische druk
Getal van Avogadro: wat is het? (wordt later uitgediept in de les chemie)
Wat betekent een mol materie? (wordt later uitgediept in de les chemie)
De in dit hoofdstuk gebruikte terminologie (bv. isothermen, isobaren, isochoren)
Handleiding bij Fysica H4 : Gassen
p. 2
Villa da Vinci – 4 Freinet – 2016-17
Fysica (2u)
Handige hulpmiddelen:
1) Wat is “een mol materie”?1
Een uitgebreid antwoord op deze vraag krijg je binnenkort in de lessen chemie. Voorlopig
volstaat het volgende:

Een mol is een maat voor “hoeveelheid materie”, die vooral in de chemie veel wordt
gebruikt:
1 mol is de hoeveelheid stof van een systeem dat evenveel deeltjes bevat als er atomen zijn
in 12 gram koolstof-12 (of 12C, het meest voorkomende koolstofisotoop).



Een mol is dus een aanduiding voor een aantal, net zoals een dozijn (12) of een gros (144).
Het aantal deeltjes in één mol is ongeveer gelijk aan 6,02214 × 1023
1 mol materie bevat dus zo’n 6,02 . 1023 deeltjes. Dat zijn zo’n 6 miljoen miljard miljard
deeltjes. Dat is het aantal deeltjes in 12 gram zuivere koolstof (van het isotoop C12 – daarover
meer in de chemieles).
Zie ook “getal van Avogadro”, hieronder.
2) Het getal van Avogadro (NA)




Het getal van Avogadro, afgekort NA, staat voor het aantal deeltjes in één mol materie
Dat betekent dus: NA = 6,02 . 1023 mol-1
Let op de eenheid : mol-1 of “per mol” (soms ook “/mol” geschreven).
12 gram koolstof-12 bevat precies NA koolstofatomen (zie : wat is een mol?),
24 gram koolstof-12 bevat 2NA atomen,
Enz.
3)



Wat is molmassa of molaire massa?
De molaire massa of molmassa (symbool: M) is de massa per mol materie
De eenheid is dus gram per mol (g/mol)
Voorbeelden:
o De molmassa van 1 mol koolstof-12 is:
MC-12 = 12 g/mol
De totale massa m van 1 mol koolstof-12 is: m = n.M = 12 g/mol . 1 mol = 12 g
o De molmassa van 0,5 mol koolstof-12 is:
MC-12 = 12 g/mol
De totale massa m van 0,5 mol koolstof-12 is: m = n.M = 12 g/mol . 0,5 mol = 6 g
o De molmassa van 1 mol waterstof is 1,0079 g/mol
1
Voor de punten 1-3 : zie ook C:\elementaire chemie\347_Molaire massa.htm (hoofdstuk 11.2). Over enkele
weken behandelen we dit in detail in de les chemie. De basis moet je nu al kennen. Het kan dus nuttig zijn om
uit eigen beweging al wat voorbereidend werk te leveren…
Handleiding bij Fysica H4 : Gassen
p. 3
Villa da Vinci – 4 Freinet – 2016-17
Fysica (2u)
4) Omrekenen van druk (herhaling):
De eenheid van druk is de pascal (afgekort : Pa). Druk is kracht per oppervlakte. Daaruit
leiden we de SI-eenheid van druk af :
1 Pa = 105 N/m²
Belangrijke omzettingen :
1 bar = 105 Pa = 105 N/m²
1 atm = 1013 hPa = 1013 . 10² Pa = 1013 . 10² . 105 N/m²
1 atmosfeer is de standaardluchtdruk op zeeniveau.
1 atmosfeer = 1,013 bar. Voor veel berekeningen mag je dus uitgaan van de
(niet helemaal exacte) gelijkheid 1 bar ≈ 1 atm.
5) Het simulatieapplet op de website


Zie http://www.mathima.be/3FR/fy4-warmte/h4__gassen.html.
o Hiermee kun je de gaswetten simuleren!
Zie ook deze applet: http://www.walter-fendt.de/ph14nl/gaslaw_nl.htm
6) Over toestandsfactoren
Toestandsfactoren : één blijft er altijd constant!
Merk op dat we bij het experimenteren met gassen altijd het verband tussen twee grootheden
(toestandsfactoren van het gas) zoeken en dat de derde toestandsfactor constant blijft !
Welke toestandsfactor blijft constant bij de wet van Boyle & Mariotte? _________
Welke toestandsfactor blijft constant bij de drukwet van Gay-Lussac? _________
Welke toestandsfactor blijft constant bij de volumewet van Boyle & Mariotte? _________
Handleiding bij Fysica H4 : Gassen
p. 4
Villa da Vinci – 4 Freinet – 2016-17
Fysica (2u)
7) Over celsius en kelvin
De drukwet van Gay-Lussac moet je alleen in kelvin kennen (zie p. 157). Je hoeft dus niet te leren wat
bovenaan op p. 154 staat.
Tip bij de vraagstukken : Let op voor de temperatuurval !
Je moet altijd eerst de temperatuur naar kelvin omrekenen alvorens je de wet van Gay-Lussac
toepast! (Het is een goede gewoonte om ALTIJD naar kelvin om te rekenen).
DE WET VAN GAY-LUSSAC IN DE VORM P1/T1 = P2/T2 GELDT ALLEEN ALS DE TEMPERATUUR IN KELVIN
WORDT UITGEDRUKT (ABSOLUTE TEMPERATUUR).
Hulpvragen
Hoofdstuk 8 - Gaswet van Boyle-Mariotte
1) Geef de drie toestandsfactoren van een gas (met hun eenheid).
2) Leg uit wat een mol is. Wat betekent n = 3 mol ?
3) Leg de gaswet van Boyle-Mariotte uit :
- In woorden (+ aan welke voorwaarde moet voldaan zijn?)
- Met een formule
- Met een p(V)-grafiek
4) Wat zijn isothermen?
5) Leg het belang van isothermen grafisch uit aan de hand van de wet van Boyle.
6) Geef (met je eigen woorden) een moleculaire verklaring van:
a) De druk van een gas
b) De gaswet van Boyle-Mariotte
7) Met welke formule bereken je (bij constante temperatuur) de druk p2 van een gas in
toestand 2 als je de druk p1 en het volume (V1) van datzelfde gas in toestand 1 en het volume
V2 in toestand 2 kent?
8) Bestudeer voorbeeldvraagstuk 14 op p. 123. Los het op tot je dit zelfstandig kunt.
9) Maak de oefeningen en de vraagstukken op p. 120-124.
10) Technische toepassingen…
Handleiding bij Fysica H4 : Gassen
p. 5
Villa da Vinci – 4 Freinet – 2016-17
Fysica (2u)
Hoofdstuk 9 – Drukwet van Gay-Lussac
1) Wat is een isochoor? Hoe teken je een isochoor?
2) Waarom voeren we een temperatuurschaal T in? Wat is het verschil met de θ-schaal?
3) Formuleer de drukwet van Gay-Lussac, in woorden en in symbolen.
4) Beschrijf een experiment om de drukwet van Gay-Lussac te verifiëren.
5) Bonusvraag: Geef de wiskundige afleiding van p(θ) en druk de drukwet van G-L uit in graden
Celsius.
6) Geef de gaswetten in kelvin (in symbolen + grafisch).
7) Geef een voorbeeld van een toepassing van de drukwet van G-L uit de praktijk (zie de
oefeningen).
Hoofdstuk 10 – Volumewet van Gay-Lussac
1) Formuleer de volumewet van Gay-Lussac in kelvin (in woorden; in symbolen; met een
grafiek)
2) Wat is een isobaar? Hoe teken je een isobaar?
3) Noem drie praktische voorbeelden van de volumewet van G-L.
4) Beschrijf een experiment om de volumewet van Gay-Lussac te verifiëren.
Hoofdstuk 11 – De algemene gaswet
1) Toon aan hoe je de wet pV/T = constant voor een gas in twee stappen kunt afleiden (p. 139).
2) Formuleer de algemene gaswet in symbolen. Benoem alle symbolen. Geef ook de waarde
voor R (de eenheid van R kun je afleiden uit de formule).
3) Leg uit: wat is het normvolume van een gas? Geef aan hoe je dat normvolume kunt
berekenen met de algemene gaswet.
4) Wat is een ideaal gas? Welke eigenschappen heeft het?
5) Bestaat een ideaal gas echt?
6) Wanneer mag je een reëel gas als een ideaal gas beschouwen?
7) Met welke afwijkingen moet men rekening houden bij hoge dichtheden (= hoge druk) en
hoge temperaturen? (Van der Waals)
8) Schenk voldoende aandacht aan de oefeningen en de vraagstukken!
Handleiding bij Fysica H4 : Gassen
p. 6