Oefeningen fysica - Vlaamse Sportfederatie

Oefeningen fysica
1. Geef 6 toepassingen op de Wet van Pascal i.v.m. de duiksport.
De druk in een grot, op diepte gelegen, is gelijk aan de druk op die diepte.
Berekenen van de absolute druk. Druk op ons lichaam is overal gelijk.
Berekenen hydrostatische druk.
De drukgolf van een ontploffing onder water plant zich over een grote afstand voort. Manometer,
bourbonbuis dieptemeter en membraan dieptemeter. Hydraulische keuring van een duikfles.
2. Verklaar het verschil tussen massa en gewicht.
Massa is de hoeveelheid materie die een voorwerp heeft. Gewicht is de kracht die het voorwerp uitoefent. Zo
zal een voorwerp met een bepaalde massa minder gewicht hebben op de maan en meer gewicht hebben op
aarde. (Ter info: massa = volume x soortelijke massa).
3. Leg het verschil uit tussen kracht en gewicht.
Het gewicht van een lichaam is de kracht waarmee de aarde het lichaam aantrekt.
4. Plaats volgende woorden op de juiste plaats in volgende zinnen:
Pascal – bar – hydrostatische druk - absolute druk– 1 bar – 10 bar – 10.000 Pa- Torricelli – Newton – Massa
– Pascal – luchtlaag – 100.000 - Barotrauma
De …………….. bestaat uit de atmosferische en hydrostatische druk.
De atmosferische druk bestaat dankzij de 80km …………… rondom onze aardbol.
………. toonde dit voor het eerst aan. Wel te onthouden is dat in functie van de hoogte de luchtdruk met
……….. afneemt per 1000m. Anderzijds neemt de ………. toe met 1 bar per 10m.
De standaard eenheid van druk is ………. Wij gebruiken echter ……. als eenheid.
5. Te Vodelée hangt een duikersklok (omgekeerde bak met lucht in) op 15 meter diepte. Wat is de druk van de lucht
in deze klok? Hoe komt het dat we zo raar spreken in deze klok? Wat zou de druk zijn mocht deze klok op
dezelfde diepte in een bergmeer op 2500m hangen.
6. Teken in een druk, diepte diagram het verloop van de druk van de oppervlakte tot 30m in stappen van 2,5m.
Wat is de drukverhouding van 10m naar de oppervlakte?
Wat is de drukverhouding van 20m naar 10m?
Waarom zijn beide getallen verschillend? Welke impact heeft dit op onze duiksport qua mogelijke ongelukken?
7. Bereken de hydrostatische druk van een waterkolom (zoet water) met een hoogte van tien meter en een
basisoppervlakte van één vierkante meter.
Gegeven : h = 10 m
A = 1 m2
Gevraagd : p
Oplossing :
F=mxg
en
m=Vxp
dus F = V x g x p
= 1 kg/dm3
V = 10 m x 1 m2 = 10 m3 = 10.000 dm3
F = V x g x p = 10.000 dm3 x 10 N/kg x 1 kg/dm3 = 100.000 N
Oefeningen fysica
8. Bereken de hydrostatische druk van een kolom zout water met een hoogte van tien meter en een basisoppervlakte
van één vierkante meter.
Gegeven : zout water
h = 10 m
A = 1 m2
Gevraagd : p
= 1,025 kg/dm3
V = 10 m x 1 m2 = 10 m3 = 10.000 dm3
F = V x g x p = 10.000 dm3 x 10 N/kg x 1,025 kg/dm3 = 102.500 N
Oplossing :
9. Geef de hydrostatische druk op 30 m diepte.
3bar
10. Wat is relatieve druk?
Dat is een andere benaming voor hydrostatische druk (de druk die het water uitoefent).
11. Hoe bepaal je de absolute druk en hoe groot is de absolute druk op 15 m diepte?
diepte/10 = relatieve druk -> relatieve druk + atmosferische druk = absolute druk
15 m / 10 = 1,5 bar -> 1,5 bar + 1 bar = 2,5 bar absolute druk op 15 m
12. Bereken de totale kracht, op ons lichaam uitgeoefend, op een diepte van 60 m. Ons lichaam heeft een oppervlakte
van 1,5 m2. Zet de berekende kracht om in het overeenkomende gewicht.
Gegeven : diepte 60 m
A=1,5 m2
Gevraagd : F
Oplossing : druk pw op 60 m = 7 bar = 700.000 Pa = 700.000 N/m2
F = p x A = 700.000 N/m2 x 1,5 m2 = 1.050.000 N
m = F / g = 1.050.000 N / 10 N/kg = 105.000 kg = 105 ton
13. Verklaar de proef van Torricelli.
Een glazen buis van 1 meter lang, die langs één zijde gesloten is, wordt gevuld met kwik en ondergedompeld
in een kwikbad met zijn open zijde. Het kwik zakt tot 76 cm hoogte. Het zal niet verder zakken dankzij de
luchtdruk die op het kwikbad drukt.
14. Op een voorwerp met een oppervlakte van 3 m2 wordt een kracht uitgeoefend van 1.245.000 N. Op welke diepte
(diepte in m) bevindt dit voorwerp zich?
Oefeningen fysica
Het voorwerp bevindt zich op 31,5 m diepte.
15. Geef de Wet van Dalton en zet deze om in een formule.
Als twee of meer gassen, die geen scheikundige reactie met elkaar aangaan, zich in dezelfde 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 zich alleen in die ruimte zou bevinden.
ptotaal = pp1 + pp2 + ... + pp(n)
16. Wat is de absolute druk op 32 meter diepte? Geef de ppN2 op die diepte bij een normaal persluchtmengsel.
p(abs) = 32 m / 10 + 1 bar = 4,2 bar
ppN2 = 4,2 bar x 80 % = 3,36 bar
17. Hoeveel is de partiële zuurstofdruk in lucht op een diepte van 40 meter?
40 m = 5 bar absolute druk
5 bar x 20 % = 1 bar partiële druk
18. Geef de partiële stikstof- en zuurstofdruk van perslucht op 25 m diepte, indien we aannemen 20% O2 en 80%
N2.
p(abs) = 25 m / 10 + 1 bar = 3,5 bar
ppO2 = 3,5 bar x 20 % = 0,7 bar
ppN2 = 3,5 bar x 80 % = 2,8 bar
19. Een duiker wil de partiële zuurstofdruk van 1,6 bar niet overschrijden. Tot welke diepte mag hij afdalen?
1,6 bar / 20 % = 8 bar = 70 meter diepte
1,6 bar / 21 % = 7,6 bar = 66 meter diepte
Of
20. Geef 5 toepassingen op de Wet van Dalton i.v.m. de duiksport.
Zuurstofvergiftiging, CO-vergiftiging, CO2-vergiftiging Stikstofnarcose (dieptedronkenschap)
Berekenen van de duiktabellen Duiken met andere gasmengsels
Hyperbare zuurstoftherapie
21. Bereken MOD (Maximum Operating Depth) met een ppO2 = 1,4 bar voor volgende nitrox mengsels
EAN21
EAN28
EAN32
EAN36
EAN40
EAN80
Zuurstof 100%
1,4/21% = 6,6 bar
1,4/28% = 5,0 bar
1,4/32% = 4,3 bar
1,4/36% = 3,8 bar
1,4/40% = 3,5 bar
1,4/80% = 1,7 bar
1,4/100% = 1,4 bar
56 m
40 m
33 m
28 m
25 m
7 m
4 m
22. Bereken het ideale deco-gas dat je kan gebruiken vanaf de 12 meter procedure voor een ppO 2 = 1,4 bar
1.4/2.2 = EAN63
23. Vullen van een lege fles met een gewenst EAN mengsel met behulp van de partiële druk methode. Deze bestaat
er in een berekende hoeveelheid zuurstof in de fles te doen, en vervolgens op te toppen met lucht. Je wilt een lege
duikfles vullen mat 200 bar EAN40
Zuurstofdruk in het eindmengsel: 200 * 0,40 = 80 bar O 2
Stikstofdruk in het eindmengsel: 200 * 0,60 = 120 bar N2
O2 die meekomt door het optoppen met lucht: 120/0,79*0,21 = 31,9 bar
Oefeningen fysica
De resterende ontbrekende zuurstof moet dus eerst in de fles geheveld worden. Dat is dus 80 – 31,9 = 48,1 bar
Vervolgens optoppen met lucht tot 200 bar
24. Vullen van een niet-lege EAN fles tot een nieuw gewenst EAN mengsel. Je hebt een fles met 50 bar EAN30 en
die wil je vullen tot 200 bar EAN40.
Zuurstofdruk in het eindmengsel: 200 * 0,40 = 80 bar O 2
Zuurstofdruk in het beginmengsel: 50 * 0,30 = 15 bar O2
Er moet dus in totaal 80 – 15 = 65 bar O2 bij
Stikstofdruk in het eindmengsel: 200 – 50 - 65 = 85 bar N2
O2 die meekomt door het optoppen met lucht: 85/0,79*0,21 = 22,6 bar
De resterende ontbrekende zuurstof moet dus eerst in de fles geheveld worden. Dat is dus 65 – 22,6 = 42,4 bar
Vervolgens optoppen met lucht tot 200 bar
25. Optoppen van een niet-lege EAN fles met lucht. Begindruk 50 bar EAN40, optoppen met lucht tot 200 bar.
Zuurstofdruk in het beginmengsel: 50 * 0,40 = 20 bar O 2
Verschil tussen begin- en einddruk: 200 – 50 = 150 bar
Zuurstof die meekomt bij het optoppen: 150 * 0,21 = 31,5 bar
Totaal zuurstof in opgetopte fles: 20 bar + 31,5 bar = 51,5 bar
Uiteindelijke mix: 51,5/200 = 25,8%  EAN26
26. Optoppen van een niet-lege EAN fles met nitrox. e hebt een fles met 50 bar EAN40 en die wil je optoppen met
EAN32 tot 200 bar. Wat is dan het uiteindelijke mengsel?
Zuurstofdruk in het beginmengsel: 50 * 0,40 = 20 bar O 2
Verschil tussen begin- en einddruk: 200 – 50 = 150 bar
Hoeveelheid O2 die meekomt door op te toppen met EAN32: 150 * 0,32= 48 bar
Totaal zal er dus 20 + 48 = 68 bar O2 in de fles zitten
De uiteindelijke mix zal dan 68/200 = 0,34 = 34% O2 bevatten
 EAN34 is de uiteindelijke mix
27. Wat is Kelvin?
Kelvin is het absolute nulpunt (0 K = -273° C) waarbij de moleculen niet meer trillen of bewegen.
28. Geef de Wet van Boyle-Mariotte en zet deze om in een formule.
Bij constante temperatuur is de druk van een bepaald gas omgekeerd evenredig met het volume.
p x V = constante
->
p 1 x V1 = p 2 x V2
29. Geef 5 toepassingen op de Wet van Boyle-Mariotte i.v.m. de duiksport.
Reddingsvest / trimvest / jacket / hefballon / decoballon / droog duikpak / Luchtverbruik
Decompressieongeval en longoverdruk
Capillaire dieptemeter
Een compressor om duikflessen te vullen
Ademhaling
30. Bereken de luchthoeveelheid van een duikfles met inhoud 12 liter en gevuld op 200 bar.
p x V = 200 bar x 12 l = 2.400 barl
31. Een duiker verbruikt aan de oppervlakte (in rusttoestand) 20 liter lucht per minuut.
Hoeveel liter lucht per minuut verbruikt deze duiker uit zijn duikfles, op 40 meter diepte (in rusttoestand)?
p1 x V1 = p2 x V2
=>
5 bar x 20 l/min = 1 bar x V2
Ofwel 20 liter x de absolute druk -
20 l/min x 5 bar = 100 l/min
Oefeningen fysica
32. Als men weet dat men 20 liter lucht per minuut verbruikt aan de oppervlakte, hoelang kan men dan op 30 meter
diepte blijven (tot de fles leeg is) met een fles van 15 liter gevuld op 200 bar?
Verbruik op 30 m = 4 bar x 20 l/min = 80 l/min
Hoeveelheid lucht in fles = 15 l x 200 bar = 3.000 barl
Fles leeg na =
33. Tijdens een duik in koud water, gaat je ontspanner in constant debiet tegen 120 barl per minuut. Hoelang duurt
het voordat je duikfles volledig leeg is, als je weet dat je met een 15 liter fles duikt en er nog 120 bar druk op je
fles staat?
Hoeveelheid lucht in de fles = 15 l x 120 bar = 1800 barl
Verlies bij constant debiet = 120 barl/min
Fles leeg na =
34. Geef de Wet van Gay-Lussac bij constante druk en bij constant volume (in woorden) en zet dit dynamisch
verband om in de twee formule.
Bij constante druk is het volume van een hoeveelheid gas recht evenredig met zijn temperatuur in Kelvin.
Bij constant volume is de druk van een hoeveelheid gas recht evenredig met zijn temperatuur in Kelvin.
35. Hoeveel Kelvin is nul graden Celsius?
0° C = 273 K
36. Geef de formule van de Algemene gaswet (Boyle-Mariotte - Gay-Lussac).
37. Geef een toepassing op de Algemene gaswet i.v.m. de duiksport.
Vullen van duikflessen (warm na het vullen, druk zakt na afkoelen).
Bevriezen van de ontspanner bij constant debiet (bij ontspannen van een gas, koelt dit gas af).
Foutieve aflezing (grotere diepte) van een capillaire dieptemeter als we er mee gaan duiken nadat deze in de
zon gelegen heeft.
38. Een duikfles van 12 liter is gevuld onder druk van 200 bar. De temperatuur na het vullen is 70° C. We duiken in
water van 15° C. Over hoeveel barl lucht beschikken we aan het begin van de duik?
Gegeven:
V1= 12 l
p1 = 200 bar
T1 = 70°C
T2 = 15°C
Gevraagd : hoeveelheid lucht in barl
Oplossing:
T1 = t1 + 273 = 70° C + 273 = 343 K
Oefeningen fysica
T2 = t2 + 273 = 15° C + 273 = 288 K
V1 = V2 = 12 l
Hoeveelheid lucht = 167,93 X 12 l = 2015 barl
39. Bij het vullen tot 220 bar is de temperatuur van een fles tot 30° C gestegen. Tot welke hoogte zou de temperatuur
daarna moeten stijgen opdat de druk in de fles tot 250 bar zou oplopen?
Gegeven:
V1 = V 2
p1 = 220 bar
p2 = 250 bar
T1 = 30°C
Gevraagd:
T2 in °C
Oplossing: T1 = 30°C 273 K = 303 K
V1 = V2
T2 = 344,5 K – 273 K = 71,3°C
40. Wat is dichtheid?
De dichtheid van een stof is de massa van die stof, gedeeld door zijn volume.
Dichtheid is hetzelfde als soortelijke massa (vroeger soortelijk gewicht genoemd) en densiteit.
41. Geef de Wet van Archimedes (in woorden).
Een lichaam ondergedompeld in een vloeistof, ondergaat een opwaartse stuwkracht gelijk aan het gewicht van
de verplaatste vloeistof.
Oefeningen fysica
42. Men duwt een bal onder water en houdt hem stil.
Op de bal werken: de opwaartse stuwkracht, de spierkracht en de zwaartekracht.
Welke van die krachten is het grootst?
 De opwaartse kracht.
 De spierkracht.
 De zwaartekracht.
 Dit is niet te voorspellen daar de massadichtheid van de bal niet gekend is.
43. In een bekerglas met zout water bevindt zich een aardappel die in het zoute water zweeft. Welke van
onderstaande beweringen is juist?
Door water bij te schenken zinkt de aardappel.
Door water toe te voegen stijgt de aardappel.
Door water bij te schenken blijft de aardappel zweven.
Je kan niet weten wat er gebeurt.
44. Een stuk hout en een steen worden geheel ondergedompeld in eenzelfde vloeistof.
Steen
Hout
Wat geldt voor de opwaartse kracht die het stuk hout en de steen ondervinden?
Ze ondervinden dezelfde opwaartse kracht.
De steen ondervindt een grotere opwaartse kracht dan het hout.
Het hout ondervindt een grotere opwaartse kracht dan de steen.
Over de opwaartse kracht is geen uitspraak te doen, omdat de massadichtheid van de vloeistof niet bekend is.
45. Een voorwerp met een volume van 1 dm³ is ondergedompeld in een vloeistof. Wat moet je nog meer weten om de
grootte van de opwaartse kracht te kunnen bereken?
De massa van het voorwerp.
De massadichtheid van de vloeistof.
De massadichtheid van het voorwerp.
Het volume van de verplaatste vloeistof.
46. Een aardappel zinkt in een pan met koud water. Wat kun je doen om de aardappel te laten zweven?
Oefeningen fysica
De aardappel in kleine stukjes snijden.
Heet water nemen.
Keukenzout in het water doen.
Veel meer water nemen.
47. De massadichtheid van alcohol is kleiner dan deze van water. Als een voorwerp zweeft in water, dan zal dit
voorwerp in alcohol:
drijven
zinken
zweven
is met deze gegevens niet te voorspellen.
48. Een blok hout drijft in water. Vervolgens drukt men het blok onder water. De opwaartse kracht die het hout
ondervindt, is:
kleiner
gelijk
groter
afhankelijk van de massadichtheid.
49. Een vast voorwerp wordt 2 cm onder het oppervlak van een vloeistof geplaatst. Het zweeft op die diepte. Als het
voorwerp nog 4 cm lager geplaatst wordt, dan zal het:
stijgen
terugkeren naar zijn oorspronkelijke plaats
dieper zinken
zweven op de nieuwe diepte.
50. Geef 5 toepassingen op de Wet van Archimedes i.v.m. de duiksport.
Gebruik van de loodgordel
Uittrimmen met de trimvest
Noodstijging met de reddingsvest (en eventueel afwerpen van de loodgordel)
Vlotters aan een buddy line
Eendenduik
51. Verklaar de termen ZINKEN, ZWEVEN, STIJGEN en DRIJVEN.
F = opwaartse stuwkracht
G = gewicht
ZINKEN
ZWEVEN
STIJGEN
DRIJVEN
F<G
F=G
F>G
F van het ondergedompelde gedeelte = G van het voorwerp
52. Je vindt een loden anker van ± 50 kg op 40 meter diepte. Je beschikt over een parachute met maximale inhoud
van 60 liter. Kan je het anker hiermee bovenhalen? Hoeveel extra lucht gaat je dat kosten?
Ja, het anker kan hiermee bovengehaald worden want 60 liter lucht veroorzaakt een opwaartse stuwkracht van
60 kg.
Hoeveelheid lucht: op 40 m heerst een druk van 5 bar, dus 50 l x 5 bar = 250 barl
53. Een duiker weegt 80 kg. Zijn uitrusting weegt 15 kg en zijn loodgordel weegt 5 kg. Hij zweeft in zoet water.
Hoeveel lood moet hij meer aandoen om in zeewater (dichtheid = 1,03 kg/dm3) te zweven?
Gegeven : massa G = 80 kg + 15 kg + 5 kg = 100 kg
duiker zweeft in zoet water, dus F = G
Gevraagd : hoeveel lood meer in zeewater om te zweven
Oplossing : in zoet water F = G = 100 kg
Oefeningen fysica
opwaartse stuwkracht in zout water :
F = pzee x V = 1,03 kg/dm3 x 100 dm3 = 103 kg
F (103 kg) > G (100 kg) --> duiker stijgt
G verhogen met 3 kg lood en F = G in zout water
54. Tijdens de duik neemt een duiker een steen van 2 dm3 op. Voor hoeveel extra verzwaring zorgt dit, als je weet
dan 1 dm3 steen een massa van 3 kg heeft.
Massa steen boven water:
m = 2 x 3 kg = 6 kg
Opwaartse stuwkracht: F = pzoet x V = 1 kg/dm3 x 2 dm3 = 2 kg
Verzwaring van de duiker: G = m - F = 6 kg - 2 kg = 4 kg
55. Een duiker, uitgetrimd met een 15 liter duikfles, gevuld op 200 bar, zweeft op 3 meter diepte. Hoeveel lood zal
hij te weinig aan hebben als hij zich terug op 3 meter diepte bevindt met nog maar 10 bar lucht in zijn fles?
Gegeven : V = 15 l
p1 = 200 bar
p2 = 10 bar
G1 = F op 3 m bij 200 bar
G2 < F op 3 m bij 10 bar
Gevraagd : hoeveel lood extra (Glood) om G = F op 3 m bij 10 bar lucht?
Oplossing: gewicht lucht = 1,29 g/l
V x p1 = 15 l x 200 bar = 3000 barl
G1 = plucht x V = 1,29 g/l x 3000 barl = 3870 g = 3,87 kg
V x p2 = 15 l x 10 bar = 150 barl
G2 = plucht x V = 1,29 g/l x 150 barl = 193,5 g = 0,19 kg
Glood = G1 - G2 = 3,87 kg - 0,19 kg = 3,68 kg
56. Een duiker, uitgetrimd met een 15 liter duikfles, gevuld op 200 bar, zweeft op 3 meter diepte. Op het einde van
de duik heeft hij moeilijkheden om zijn trap op 3 meter te maken (ten gevolge van het gewichtsverlies van zijn
verbruikte lucht). Hoeveel lood moet hij meer aandoen om te zweven op 3 meter diepte met maar 50 bar lucht in
zijn fles?
Gegeven : V = 15 l
p1 = 200 bar
p2 = 50 bar
G1 = F op 3 m bij 200 bar
G2 < F op 3 m bij 50 bar Gevraagd : hoeveel lood extra
(Glood) om G = F op 3 m bij 50 bar lucht? Oplossing: gewicht lucht =
1,29 g/l
V x p1 = 15 l x 200 bar = 3000 barl
G1 = plucht x V = 1,29 g/l x 3000 barl = 3870 g = 3,87 kg
Oefeningen fysica
V x p2 = 15 l x 50 bar = 750 barl
G2 = plucht x V = 1,29 g/l x 750 barl = 967,5 g = 0,97 kg
Glood = G1 - G2 = 3,87 kg - 0,97 kg = 2,9 kg
57. Formuleer de Wet van Henry.
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.
58. Geef 3 toepassingen op de wet van Henry. Decompressieongeval
Berekenen duiktabellen (voor lucht en andere mengsels)
Ademhaling
Duik in koud water
59. Welke factoren spelen een rol bij de Wet van Henry? Verklaar ze kort en bondig!
Druk
Tijd
Aard gas
Aard vloeistof
Raakoppervlak
Temperatuur
(hoe meer druk, hoe meer gas er oplost)
(hoe groter de tijd, hoe meer gas er oplost)
(hoe lichter het gas, hoe sneller het gas oplost)
(er zal meer stikstof oplossen in vetten dan in waterige oplossingen)
(hoe groter de oppervlakte tussen gas en vloeistof, hoe sneller het gas oplost)
(hoe groter de temperatuur, hoe minder gas er oplost)
60. Wat bedoelt men met spanning?
Dat is de druk van het opgeloste gas in de vloeistof (pog).
61. Wat is een periode?
De periode is de tijd die nodig is om een bepaalde vloeistof voor de helft te verzadigen met een bepaald gas.
62. Geef de 3 toestanden van oplossing (Wet van Henry) en leg uit.
p = de druk van het vrije gas boven de vloeistof
pog = de spanning van het opgeloste gas in de vloeistof
Verzadiging
Onderverzadiging
Oververzadiging
p = pog (saturatie)
p > pog (satureren)
p < pog (desatureren)
63. Verklaar de verzadigingsgraad van een vloeistof na 30 minuten (T = 10 min).
Een vloeistof met T = 10 min is na 30 min 87,5% verzadigd, want ze heeft 3 perioden doorlopen.
64. Geef de verzadigingsgraad van een vloeistof na 32 minuten (T = 8 min).
Een vloeistof met T = 8 min heeft na 32 min 4 perioden doorlopen en is dan 93,75% verzadigd.
65. Verklaar de verzadigingsgraad van een vloeistof (T = 20 min) na 20 minuten verzadiging en vervolgens na 20
minuten ontgassing.
Na 20 min is deze vloeistof 50 % verzadigd.
Vanaf het moment dat de ontgassing aanvangt is deze vloeistof na 20 min voor de helft ontgast.
66. Verklaar de verzadigingsgraad van een vloeistof na 10 minuten verzadiging en vervolgens 5 minuten ontgassing
(T = 5 min).
Na 10 minuten heeft deze vloeistof 2 perioden doorlopen en is dus voor 75% verzadigd. Na 5
minuten is deze vloeistof 50 % ontgast, want ze heeft maar één perioden doorlopen.
Oefeningen fysica
67. Een vloeistof heeft een periode van 10 minuten en bevat geen opgelost gas. Boven de vloeistof wordt stikstof
aangebracht met een druk van 20 bar. Na hoeveel tijd wordt de spanning van het opgelost gas gelijk aan 15 bar?
Na 20 min
=>
na 1 periode = 10 min
50 % van 20 bar = 10 bar
na 2 perioden = 20 min 75 % van 20 bar = 15 bar
68. Verklaar het mechanisme van het oplossen van een gas in een vloeistof.
Het oplossen van een gas in een vloeistof gebeurt niet ogenblikkelijk.
Opdat er een gelijkheid zou intreden tussen de druk van het gas en zijn spanning in de vloeistof, moeten de
gasmoleculen opgelost aan de vloeistofoppervlakte de tijd krijgen om door diffusie in de vloeistof binnen te
dringen. De diffusie zal des te sneller plaatsvinden naarmate het contactoppervlak groter zal zijn en
omgekeerd.
69. Geef de formule die Haldane gebruikte om de spanning van het in de vloeistof opgeloste gas te berekenen. Geef
eveneens de vereenvoudigde formule, waarin de tijdsfactor herwerkt werd.
pog = po + (p - po)(1 - e-kt)
pog = po + (p - po)(1 - 0,5(t/T))
Oppervlakte
Decompressietrap
Deep stop
Stijgen
Bodem
Dalen
Voor de duik
70. Plaats een kruisje in de tabel bij de woorden verzadiging, onderverzadiging en oververzadiging indien ze van
toepassing zijn in de vermelde fase van de duik met betrekking tot de stikstofspanning in onze weefsels.
Onderverzadiging
Verzadiging
Oververzadiging
71. Zeg of volgende uitspraken waar of onwaar zijn:
Bewering
De verzadigingstijd van een vloeistof met een gas, in contact met deze
vloeistof, hangt onder meer af van de aard van het gas
De verzadigingstijd van een vloeistof met een gas, in contact met deze
vloeistof, hangt onder meer af van de aard van de vloeistof
De verzadigingstijd van een vloeistof met een gas, in contact met deze
vloeistof, hangt onder meer af van de omgevingstemperatuur
De verzadigingstijd van een vloeistof met een gas, in contact met deze
vloeistof, hangt onder meer af van het raakoppervlak tussen het gas en de
vloeistof
Massale vissterfte in een vijver tijdens de zomer, net voor een onweer is een
mooi voorbeeld voor de Wet van Henry
In een oververzadigde vloeistof zijn er steeds gasbellen aanwezig van het
opgeloste gas
De druk die het opgeloste gas uitoefent op de zich omringende vloeistof
noemen we partiële druk
72. Plaats volgende woorden op de juiste plaats in volgende zinnen:
partiële druk – lager – stijgt - gelijk – groter – verzadigen – spanning – ontzadigen - daalt
Waar
Onwaar
Oefeningen fysica
Bij verzadiging is de ………………. van het gas gelijk aan de druk van het gas dat in contact is met de
vloeistof.
Zodra we de druk van het gas in contact met de vloeistof verlagen (na een evenwichtsituatie) zal het gas
beginnen te ……………….
Bij onderverzadiging is de druk van het gas in de vloeistof …………dan de druk van het gas in contact met
die vloeistof.
Als de temperatuur ……. zal de hoeveelheid opgelost gas in de vloeistof afnemen.
73. Hoeveel maal plant het geluid zich sneller onder water dan boven water voort?
Geluid plant zich in het water 4 maal sneller voort dan in lucht.
74. Hoe snel plant het geluid zich in de lucht voort?
Bij 0° C plant het geluid zich tegen 330 m/s voort in de lucht.
75. Hoe snel plant het geluid zich onder water voort?
In water bij een temperatuur van 8° C plant het geluid zich met een snelheid van 1435 m/s voort.
76. Als we de aandacht van onze duikpartner willen, kunnen we dit o.a. doen door te roepen onder water of door met
je duikmes op de duikfles te slaan. Welke wijze geniet je voorkeur en waarom?
We kunnen best met het duikmes op de fles slaan, omdat dit geluid zich vrij ver kan verplaatsen onder water.
Als we roepen onder water, dan overstemt het geluid van de daarbij geproduceerde luchtbellen meestal nog
het geluid van de schreeuw zelf. Tevens is het grensvlak lucht/water een vrijwel onneembare hindernis voor
het geluid.
77. Wat is weerkaatsing?
Licht dat onder een schuine hoek het (spiegelglad) wateroppervlak bereikt, wordt teruggekaatst.
De hoek van weerkaatsing is steeds gelijk aan de invalshoek.
Een loodrechte straal wordt niet weerkaatst maar dringt rechtdoor in het water.
78. Wat is de oorzaak van de lichtbreking, wanneer een lichtstraal overgaat van lucht naar water?
Bij het binnendringen van een lichtstraal in het water verandert de lichtstraal van richting (lichtbreking)
omdat ze gevoelig van snelheid verandert, wegens het verschil in dichtheid tussen de twee middens.
79. Hetgeen we zien onder water, via een duikbril, zien we niet op ware grootte en werkelijke afstand. Welke
correctiefactor moeten we toepassen om de werkelijke grootte en afstand te bepalen?
Onder water lijkt alles 1/3 groter => ¾ = 0,75 % en ¼ dichterbij => 4/3 = 1,33
Dus 3 m ver onder water = 3 x 1,33 = 4 m werkelijkheid en 4 m groot = 4 / 1,33 = 3 m in werkelijkheid.
80. Waar gebruikt men de Wet van Snellius voor?
Met deze wet kan men de lichtbreking berekenen tussen 2 mediums, zoals bv. lucht en water.
81. Welk optisch bedrog krijg je als je, via je duikbril, naar een voorwerp onder water kijkt?
Onder water zien we alles 1/3 groter en % dichterbij.
Het gezichtsveld verkleint met %
82. Hoe noemt men het verschijnsel waarbij de verstrooiing van het licht een blauwe kleur veroorzaakt?
Raleigh-verschijnsel
83. Wat is licht absorptie?
Onder water verdwijnen de kleuren volgens de kleuren van het kleurenspectrum. De kleur rood verdwijnt het
snelst, daarna oranje, geel, groen en blauw. De blauwe kleur is het langst zichtbaar.
84. Hoe noemt men het verschijnsel waarbij we een diffuus licht krijgen zonder de opvallende blauwe kleur?
Oefeningen fysica
Tyndall-verstrooiing
85. Wat is de oorzaak van het Raleigh-verschijnsel en de Tyndall-verstrooiing? Leg uit.
Door een verzameling kleine deeltjes, zoals plankton en zweefvuil, zal het licht dat erop valt verstrooid
worden. Als de deeltjes kleiner of gelijk zijn aan de golflengte van het licht, dan krijgen we een blauw
strooilicht (Raleigh-verschijnsel).
Als de deeltjes groter zijn, zal de intensiteit van het verstrooide licht minder afhankelijk zijn van de golflengte
van het licht. Dit noemen we de Tyndall-verstrooiing.
86. Op de bodem van een koud meer heeft het water een bepaalde temperatuur. Welke?
Hoe komt het dat deze temperatuur niet verder daalt?
Als water kouder wordt krimpt het en wordt dus zwaarder. Zwaarder water daalt naar beneden. Water heeft
als eigenschap dat het bij 4° C het kleinste volume heeft. Als het kouder wordt, zet het terug uit en wordt
minder zwaar. Hierdoor begint water dat kouder is dan 4° C terug te stijgen. Op de bodem van een meer zal
het dus nooit kouder zijn dan 4° C.
Als water bevroren is en dus kouder is dan 0° C, dan weegt het nog lichter dan zijn vloeibare vorm en drijft
dus bovenop het water.
87. Verklaar waarom we zonder bril onder water geen scherp beeld kunnen vormen.
Ons normaal zicht in lucht geschiedt doordat de lichtstralen op onze ooglens vallen, daar van richting
veranderen (het beeld wordt omgedraaid) en op de retina tot een scherp punt convergeren. Onder water gaan
de lichtstralen niet van lucht naar vloeistof (het oog), maar van water naar een ongeveer vloeibaar milieu. De
lichtstralen worden op een andere wijze gebroken (minder) en gaan achter de retina convergeren. Hierdoor
kunnen we geen scherp beeld vormen en zien dus alles wazig.
88. Waarom heeft de oceaan een donkerblauwe kleur als we hem vanuit het vliegtuig bekijken?
In het water, dat zich als een optische filter gedraagt, worden de kleuren geabsorbeerd in functie van hun
golflengte (ROGGBIV).
Ze zullen geleidelijk verdwijnen met de toenemende diepte.
De stralen van het zonnespectrum worden dus progressief geabsorbeerd in volgorde van lange golflengten
(infrarood, rood, ...) naar korte golflengten (groen, blauw, ...).
Deze absorptie gebeurt niet in functie van de diepte maar wel in functie van de doorlopen afstand in water.
Ook de ooggevoeligheid voor kleuren speelt een belangrijke rol (het menselijk oog is gevoeliger voor groen
en blauw dan voor infrarood of ultraviolet).
Uiteindelijk zal het weerkaatste licht uit de diepe oceaan blauw van kleur zijn.
De rest werd reeds geabsorbeerd. Minder diepe waters hebben eerder een groene kleur.