Gas

Opgaven komen van de CCVX-website. Kom je er zelf niet zelf uit? Dan kun je hieronder je vraag stellen. Ook kun je hieronder eerder gestelde vragen over deze opgave vinden.

Vraag a

Voor volume geldt

V = (lengte·breedte)·hoogte = oppervlak·hoogte

en dus

hoogte = volume / oppervlak

Voor de hoogte van het onderste volume vinden we dan

h = 0,015 / 0,075 = 0,2 m

Het onderste volume heeft dus een hoogte van 20 cm.

Vraag b

Voor de overdruk in het vat ten opzichte van de buitenlucht vinden we

Δp = 1,0050·10⁵ - 1,0000·10⁵ = 500 Pa

Met p = F/A vinden we dan voor de kracht die door de zuiger wordt uitgeoefend

F = p·A = 500·0,100 = 50 N

Deze kracht wordt veroorzaakt door de zwaartekracht van de zuiger. Met F_z = m·9,81 vinden we dan

m = 50/9,81 = 5,0968 kg

Afgerond heeft de zuiger een massa van 5,1 kg.

Vraag c

Het afkoelen is een toestandsverandering waarbij uit de algemene gaswet volgt

P₁V₁ / n₁T₁ = P₂V₂ / n₂T₂

Tijdens het koelen van de gas blijft de druk (p) gelijk omdat de massa van de zuiger niet verandert. Ook de hoeveelheid gas (n) blijft gelijk zolang de kraan dicht zit. Dit betekent dat P₁= P₂ en n₁= n₂ en zowel P als n kunnen we links en rechts wegstrepen

V₁ / T₁ = V₂ / T₂

V₂ = V₁ ·T₂ / T₁

Als de zuiger in de bovenste positie zit is het totale volume van het gas (V₁) 0,010 + 0,015 = 0,025 m³ bij een temperatuur van 327 °C + 273 = 600 K. Na het afkoelen tot 360 K wordt het volume dan

V₂ = 0,025 · 360 / 600 = 0,015 m³

Dit is precies het volume van het onderste gedeelte en dus bevindt de zuiger zich precies boven het onderste gedeelte van het vat.

Vraag d

We gebruiken weer de formule voor een toestandverandering

P₁V₁ / n₁T₁ = P₂V₂ / n₂T₂

Dit keer blijven het volume (omdat de zuiger niet verder kan zakken) en n gelijk . We houden over

P₁/T₁ = P₂/T₂

P₂ = P₁·T₂/T₁

Bij afkoeling tot 27 °C + 273 = 300 K vinden we dan voor de druk

P₂ = 1,005·10⁵ · 300/360 = 83750 Pa

Afgerond een druk van 8,38·10⁴ Pa.

Vraag e

Uit de algemene gaswet (pV = nRT) volgt voor de hoeveelheid gas

n = pV/RT

In de situatie van de vorige vraag na het afkoelen geldt

p = 83750 Pa
V = 0,015 m³
T = 300 K
R = 8,31446 (Binas tabel 7)

Invullen geeft

n = 0,5036 mol

Als het vat is bijgevuld en de zuiger weer in de bovenste positie zit en weer met zijn gewicht op gas gas drukt geldt

p = 1,005·10⁵ Pa
V = 0,025 m³
T = 300 K
R = 8,31446

Invullen geeft

n = 1,0073 mol

Dit betekent dat er tijdens het vullen 1,0073 - 0,5036 = 0,5037 mol is bijgekomen. Afgerond 0,50 mol.

Vraag over "Gas"?

Typ hier je vraag

Stel je vraag     Hou mijn naam verborgen voor andere bezoekers