Exact Periode 7 Radioactiviteit
Druk
Exact Periode 7 2 Exact periode 7
Radioactiviteit Druk
Exact Periode 7 3
Natuurlijke radioactiviteit
Met natuurlijke radioactiviteit wordt bedoeld: radioactiviteit die niet kunstmatig is opgewekt.
Kernen die labiel zijn “vervallen” zodat ze veranderen in een kern van een ander element.
1. Bètastraling
Betastraling bestaat uit snel bewegende elektronen. Deze elektronen komen uit de atoomkern. Hoe kan dat? Er zitten toch geen elektronen in de kern?
Een voorbeeld
Thorium (Th) met atoommassa 231 kan veranderen in Protactinium (Pa)
Dit proces wordt β-verval (beta decay) genoemd.
In de kern gebeurt het volgende: een neutron splitst zich in een proton en een elektron.
n p+e Het proton blijft in de kern. Het elektron vliegt weg met hoge snelheid.
Dit wordt bètastraling genoemd.
Exact Periode 7 4 Voor het schema betekent betaverval een lijntje naar rechts onder. Het aantal neutronen is met één gedaald, het aantal protonen met één gestegen.
Exact Periode 7 5 2. Alfastraling.
Alfa straling bestaat uit snel bewegende heliumkernen. Een heliumkern bestaat uit twee protonen en twee neutronen. Als dit groepje deeltjes een atoomkern uitvliegt spreken we van α-straling.
In het vervalschema (z.o.z.) komt dit overeen met een lange streep naar linksonder.
Het aantal protonen en het aantal neutronen daalt met twee.
Voorbeeld:
K-vangst.
Een volgende kernreactie heet K-vangst. In het Engels wordt dit electron-capture genoemd.
Een atoomkern kan labiel zijn omdat het aantal protonen relatief hoog is.
Een elektron kan dan uit de K-schil in de kern vallen. Samen met een proton wordt dan een extra neutron gevormd:
p + e n
Zoals je ziet daalt hierbij het aantal protonen en stijgt het aantal neutronen met één.
Ook verdwijnt er een elektron maar die zal het betreffende atoom wel weer ergens vandaan halen.
Voorbeeld:
3. Gammastraling
Gammastraling (γ) is elektromagnetische straling. Het bestaat dus niet uit “deeltjes” zoals α -en β-straling.
De golflengte is zeer klein, de frequentie en dus ook de energie per foton zijn zeer hoog.
Bij kernreacties zorgt de gammastraling ervoor dat wetten van massa- en energiebehoud kloppen.
Exact Periode 7 6 Vragen over kernreacties:
1. Wat wordt er bedoeld met Electron Capture?
Geef een voorbeeld.
2. Wat wordt er bedoeld met Beta decay?
Geef een voorbeeld.
3. Kernreacties kloppend maken
14 C 14 N +……..
22 Mg + 22 Na
210 Po …..+ α
238 U 234 Th + ……
4. Wat heeft α-straling met Helium te maken?
Exact Periode 7 7
Druk, druk.
1. Inleiding.
In het dagelijks leven geeft het woord druk vaak aan dat je het zwaar te verduren hebt: druk, druk, druk.
In de natuurkunde gaat het bij druk altijd om twee dingen: Een kracht en een oppervlakte waar de kracht op werkt.
Werkt een kracht op een kleine oppervlakte geeft dat een grote druk.
2. Definitie van druk
Definitie: Druk is de kracht per eenheid van oppervlakte.
Het gaat er dus om hoeveel newton er werkt op een oppervlakte van 1 m2
A p F
p: druk: in N·m-2 F: kracht in N A: oppervlakte in m2
Uit de formule volgt dat de eenheid van druk N·m-2 is. Deze eenheid wordt ook wel pascal genoemd, afgekort Pa.
Exact Periode 7 8 3. De druk bij vaste voorwerpen.
Als je van vaste voorwerpen uitgaat is de kracht meestal het gewicht (G) van het voorwerp. Met gewicht wordt bedoeld: de kracht die een voorwerp uitoefent op de ondergrond . De eenheid van gewicht is N.
Als een voorwerp in rust is reken je het gewicht uit met
𝐺 = 𝑚 ∙ 𝑔
G: gewicht in N m: massa in kg
g: valversnelling in m·s-2
zoek op :Binas tabel 7 g =
In het plaatje hierboven zie je tweemaal hetzelfde blok op een ondergrond staan. In beide gevallen is het gewicht hetzelfde omdat de massa hetzelfde is.
Maar de druk is links groter dan rechts omdat het linkerblok een kleinere contactoppervlakte heeft.
A p F
m
m
Exact Periode 7 9 4. Vloeistofdruk.
Ook vloeistoffen hebben massa en dus ook gewicht. Vandaar dat vloeistoffen druk uitoefenen.
De druk wordt uitgeoefend op het vat waar de vloeistof zich in bevindt. Ook op voorwerpen die zich in de vloeistoffen bevinden werkt de vloeistofdruk.
Vloeistofdruk wordt ook wel genoemd hydrostatische druk. ph. (hydrostatische druk betekent: de druk van een stilstaande vloeistof).
Om de hydrostatische druk te berekenen moet je twee dingen weten:
1. De dichtheid van de vloeistof 2. De hoogte van de vloeistof h
Het volume van de vloeistof is niet belangrijk. Je hebt zelf wel eens gevoeld dat je pijn in je oren krijgt als je diep onder water duikt.
Het maakt niet uit hoe breed het zwembad is.
Formule:
𝑝
ℎ= 𝜌 ∙ ℎ ∙ 𝑔
hierin is:
ph : de hydrostatische druk in Pa
: de dichtheid van de vloeistof in kg·m-3 h : de hoogte van de vloeistof in m
g : de valversnelling in m·s-2
In de figuur hiernaast zie je een bak met water waarin zich een blok bevindt. De pijltjes stellen de hydrostatische druk voor. Hoe langer de pijltjes, hoe groter de druk.
Je ziet dat het met de hoogte van de vloeistof te maken heeft. Als het van boven af bekijkt noem je het diepte in plaats van hoogte.
Exact Periode 7 10
opgaven
h g A p
p F
h
1.
Een cilinder is heeft een diameter van 2,6 cm.
De massa van de cilinder bedraagt 45 g.
a. Bereken het gewicht van de cilinder.
b. Bereken de druk die de cilinder uitoefent de ondergrond.
2.
Een blok met gewicht 13,6 N oefent een druk van 34 Pa uit op de ondergrond.
Bereken het contactoppervlak.
3.
Een vloeistof heeft dichtheid 1,16 10 3 kg.m-3
Bereken de hydrostatische druk van 75 cm van deze vloeistof.
4.
De hydrostatische druk van zeewater op 3,000 m diepte bedraagt 30,14 kPa Bereken de dichtheid van zeewater.
5.
De buitenluchtdruk bedraagt 1,01.105 Pa.
Bereken hoe hoog een kwikkolom moet zijn om dezelfde (hydrostatische) druk te geven.
Zie Binas tabel 11 6.
Een duikboot bevindt zich onder water.
op welke plaats is de hydrostatische druk het hoogst?
Exact Periode 7 11 7.
In een reageerbuisje drijft 2,0 cm olijfolie op 4,0 cm water. Zie figuur rechts.
Bereken de hydrostatische druk op de bodem.
8.
In U-buis bevindt zich (rechts) een lijnoliekolom op water.
1. Meet h1 en h2 op.
2. Bepaal de dichtheid van lijnolie.
gegeven : dichtheid van water: 0,998 g·cm-3 formule:
h1
h2
olie h water
h1
2
Exact Periode 7 12
Vragen en Oefensommen over gewicht en druk
1. Wat wordt er bedoeld met het gewicht van een voorwerp?
2. Wat is het belangrijkste verschil tussen druk van een vaste stof en vloeistofdruk?
3. Wat is het belangrijkste verschil tussen druk van een vaste stof en vloeistofdruk enerzijds en gasdruk anderzijds.
4. Bereken de druk onder 1,5m water.
5. Bereken hoe hoog een kolom alcohol moet zijn om dezelfde druk te krijgen als 1,5 meter water (vraag 4)
6. Bereken hoe hoog een kolom kwik moet zijn om dezelfde druk te krijgen als 1,5 meter water (vraag 4)
7. De massa van een cilinder is 3,06 kg. De cilinder is 12,0 cm hoog en de diameter is 15,0 cm
Exact Periode 7 13 a. Bereken het gewicht.
b. Bereken de druk die de cilinder uitoefent als hij rechtop staat
Exact Periode 7 14
Gasdruk
Een gas bevindt zich in een gesloten ruimte, bijvoorbeeld in een ballon of een gastank.
Het gas oefent druk uit op de wanden van de tank doordat de gasmoleculen tegen de tankwand botsen. Hoe groot de druk is wordt bepaald door het aantal botsingen en hoe hard de botsingen zijn.
Hoe kunnen wij de druk beïnvloeden?
De gasdruk kan op drie manieren veranderen.
1.
2.
3.
Algemene gaswet
Betekenis en eenheden:
p =
V=
n=
R=
T=
T R n V
p
Exact Periode 7 15 Omrekenenvan t (°C) naar T (K kelvin)
T=t+273
Als n en T constant zijn geldt de wet van Boyle p.V=c , p1.V1 = p2.V2
Druk en volume zijn omgekeerd evenredig.
oefenopdrachten
1. Wat wordt bedoeld met Druk en volume zijn omgekeerd evenredig?
2. In een tank (12 L) bevindt zich 1,1 mol gas. De druk mag niet hoger worden dan 3,0·105 Pa.
Bereken de maximum temperatuur. Geef je antwoord in °C.
3.In een gastank bevindt zich 0,8 g zuurstof (molaire massa 0,016 kg·mol -1 ).
Het volume is 1,5 liter, de druk is 1,5·105 Pa.
a. het aantal mol
b. de temperatuur (in K) 4.
In een gastank bevindt zich 0,8 mol zuurstof en 1,2 mol stikstof.
De temperatuur is 23 °C , de druk is 1,7·105 Pa.
Bereken het volume (in L).
T R n V
p
Exact Periode 7 16
Oefenen met pV=nRT
1.
In een tank van 1,20 liter zit 3,2 mol waterstofgas. De temperatuur is 278K. Bereken de druk (Pa).
2.
In een tank bevindt zich 0,18 mol zuurstofgas. Het volume is 1,8 m3. De druk is 0,92·105 Pa. Bereken de temperatuur.
3.
In een gastank is de druk 2,3·104 Pa. De temperatuur is 295K. In de tank zit 0,053 mol Chloorgas.
Bereken het volume in liters.
4.
De druk in een gastank is 4,52.103 Pa. Het volume is 4,32 liter. De temperatuur is 20 °C.
Bereken het aantal mol.
