Opgave - lkruise.nl

Opgave 4 Golfgenerator(vwo – na1 – 2002 – tijdvak 1)
Met een golfgenerator kan energie worden opgewekt uit watergolven op zee. Een golfgenerator bestaat
uit twee grote ’paddestoelen’ die op een vaste afstand van elkaar op een verbindingsbalk zijn bevestigd.
Het geheel van balk en paddestoelen is draaibaar om een verticale as die zich midden tussen de
paddestoelen bevindt en die in de zeebodem is verankerd. Zie figuur 9 en figuur 10.
5p
10
Elke paddestoel bestaat uit een holle, betonnen ’hoed’ met een binnendiameter van 20 meter op een
’steel’. De hoed is aan de onderkant open. Onder de hoed bevindt zich een hoeveelheid lucht.
Ga er bij de volgende vraag van uit dat:
 figuur 9 op schaal is;
 de ruimte onder de hoed cilindervormig is;
 het volume van de steel en de verbindingsbuis verwaarloosbaar is;
 de gemiddelde luchtdruk onder de hoed gelijk is aan 2,8 105 Pa;
 een mol lucht een massa heeft van 28,8 gram.
Bereken met behulp van een schatting de massa van de hoeveelheid lucht onder een hoed.
Geef aan welke waarde je toekent (schat) aan de grootheid die niet gegeven is.
Opgave 3 Leoniden (vwo – na1,2 – 2004 – tijdvak 1)
Lees het artikel.
artikel
Eens in de 33 jaar beweegt de aarde in
november een paar uur lang door een
langgerekte komeetstaart van kosmische stofdeeltjes. De stofdeeltjes hebben een massa die
varieert van enkele milligrammen tot ongeveer
4 gram. Ze komen met een snelheid van 70
kilometer per seconde de atmosfeer binnen.
Door de wrijving worden ze zo sterk verhit dat
ze lichtsporen langs de hemel trekken:
‘vallende sterren’. Omdat deze vallende sterren
te zien zijn in de richting van het sterrenbeeld
‘Leeuw’ (Leo), noemt men ze de ‘Leoniden’.
naar: de Volkskrant, 17 november ’98
Het binnendringen van de stofdeeltjes in de atmosfeer wordt gesimuleerd in een computermodel. In
dit model worden de volgende aannames gemaakt:
 de stofdeeltjes dringen (op t = 0 s) de ijle lucht van de atmosfeer binnen op een hoogte van 150 km
boven het aardoppervlak;
 de druk op die hoogte is 3,4·10-4 Pa;
 de temperatuur op die hoogte is 640 K;
 één mol van de lucht op een hoogte van 150 km heeft een massa van 0,027 kg.
3p 11  Bereken de dichtheid van de atmosfeer op een hoogte van 150 km.
Opgave 5 Tropische plantenkas (vwo – na1 – 2004 – tijdvak 1)
Een tropische plantenkas heeft in een jaar een totale hoeveelheid energie van 2,0·1012 J nodig.
’s Nachts houdt men de temperatuur in de kas op 17 C. Overdag laat men de temperatuur stijgen
tot 33 C. Tijdens het opwarmen blijft de luchtdruk constant doordat er lucht door kieren en gaten
wegstroomt.
De lucht in de kas mag beschouwd worden als een ideaal gas.
4p 20  Bereken welk percentage van het oorspronkelijke aantal mol lucht tijdens het opwarmen
wegstroomt uit de kas.
Opgave 3 Halogeenlamp
In figuur 5 zie je een 2,0 keer vergrote afbeelding van een buisvormige halogeenlamp.
Oscar en Loes doen een onderzoek aan deze halogeenlamp.
Bij de productie van halogeenlampen worden deze bij een temperatuur van 400 C en een druk
van 1,4105 Pa met een gasmengsel gevuld. Als de lamp brandt, loopt de temperatuur op tot 1400 C.
Neem aan dat het volume van het gasmengsel constant blijft.
Het gasmengsel gedraagt zich als een ideaal gas.
3p 16 Bereken de druk van het gasmengsel bij een temperatuur van 1400 C.
Opgave 4 Afstoomapparaat (vwo – na1 – 2005 – tijdvak 2)
Voor het verwijderen van oud behang verhuurt een doe-het-zelfzaak een afstoomapparaat.
Zie figuur 9. Zo’n apparaat heeft een cilindervormige ketel met een ingebouwd elektrisch
verwarmingselement. De ketel wordt voor een deel gevuld met water. Daarna wordt het
verwarmingselement aangesloten op de netspanning. Na enige tijd begint het water te koken. Op de
ketel is een slang aangesloten. Via deze slang komt hete stoom in een soort platte open doos met
handvat. Deze wordt geplaatst tegen het behang dat afgestoomd moet worden. Het behang wordt
vochtig en is dan gemakkelijk te verwijderen.
Om bij een dichtgeknepen slang te voorkomen dat de druk in de ketel te hoog oploopt, is een
veiligheidsventiel aangebracht. Zie figuur 10. Als de druk in de ketel hoog genoeg is, wordt de klep
omhoog gedrukt en kan stoom ontsnappen.
De luchtdruk is 1013 hPa. De diameter d van de klep is 2,9 cm.
In de getekende situatie is de veer 7,5 mm ingedrukt. De veerconstante van deze veer bedraagt
6,5·10³ N m-1.
In figuur 11 is weergegeven hoe de druk als functie van de temperatuur verloopt als de slang tijdens
het afstomen wordt dichtgeknepen en het veiligheidsventiel niet open zou gaan.
5p
17 
Bepaal bij welke temperatuur het veiligheidsventiel opengaat.
Opgave 5 Heteluchtballon
In een mand hangend onder een heteluchtballon kan men toertochten maken door de lucht. Voordat
de ballon kan opstijgen moet deze gevuld worden met lucht. Dat gebeurt met behulp van een grote
ventilator die lucht in de ballon blaast terwijl deze uitgespreid ligt over het gras. Zie figuur 9.
De ventilator heeft een elektrisch vermogen van 500 W en
blaast in 20 minuten 2700 m3 lucht in de ballon. De
dichtheid van de lucht is 1,18 kg m-3. De ventilator geeft
de lucht een snelheid van 6,0 m s-1. De temperatuur van de
lucht is 25 °C. De luchtdruk is 1013 hPa. De massa van l mol
lucht is 29 g. Neem aan dat het volume van de ballon na
het opblazen constant 2700 m3 is. Vlak voor het opstijgen
verwarmt men de lucht in de ballon met een grote
gasbrander. Door het verwarmen zet de lucht uit en
ontsnapt gedeeltelijk uit de ballon. Hierdoor komt de ballon los van de grond en bevindt zich even
later boven de mand. Als er 572 kg lucht ontsnapt is, is de ballon zoveel lichter geworden dat de
mand net loskomt van de grond. Met touwen aan de mand wordt voorkomen dat de ballon met
mand al opstijgt.
De lucht in de ballon mag beschouwd worden als een ideaal gas.
4p 18

Bereken de temperatuur van de lucht in de ballon als de mand net loskomt van de grond.