druk achter een kwikkolommetje

AnneMerel stelde deze vraag op 29 juli 2007 om 19:20.

beste..

ik zit nu al langer te rommelen met een vraag van het belgische toelatingsexamen geneeskunde, en aangezien ik het zo graag wil halen, zijn jullie mijn laatste redding...:

In een dun glazen buisje dat aan een kant gesloten is, zit een hoeveelheid kwik. de lengte van het gedeelte van het buisje dat gevuld is met kwik is 14,7 cm. het gedeelte waar de lucht in zit opgesloten is 60 cm. dit geldt wanneer het buisje horizontaal op tafel ligt.
de atmosferische druk bedraagd 100000 Pa en de massadichtheid van Kwik is 13600 km/m3

Vervolgens wordt het buisje rechtop geplaatst, hoe groot is nu de lengte l van het stuk waarin de lucht zit opgesloten?

A. 45 cm
B. 50 cm
C. 59 cm
D. 60 cm

bij voorbaat dank,

AnneMerel

Reacties

Jan op 29 juli 2007 om 20:53

Dag AnneMerel,

Hier vind je de hele uitleg inclusief verduidelijkende afbeeldingen.

http://www.wetenschapsforum.nl/index.php?showtopic=31303&hl=kwik

Als je er dan nog niet uitkomt mag je daar ook aansluiten met jouw geval. (of hier terugkomen natuurlijk)

Succes met je toelatingsexamen,

Groet, Jan

AnneMerel op 29 juli 2007 om 20:54

heb ondertussen een kleine ingeving gekregen (die overigens fout is), maar zal hem toch meedelen, zeg aub wat ik fout heb gedaan?

Ik dacht dat de kwik in het horizontale buisje geen druk uitoefende op de lucht, dus de lucht zit onder een druk van 100.000 Pa.

In het horizontale buisje voert het kwik wel een druk uit op de lucht, en een druk die gelijkwaardig is aan: p = P . (dichtheid) . g . h: 100.000 . 9,81 . 0,0147 = 101962

en omdat P.V = cte, kwam ik uit op een hoogte van 59 cm (er is overigens geen volume bekend, maar omdat het om een constante ging, heb ik met de 60 cm gerekend)

AnneMerel op 29 juli 2007 om 20:56

beste Jan,

Had je link al gevonden, en heb gekeken, maar kan er nog niks van maken, wat ik net gepost heb, is het meeste wat ik eruit kan krijgen...

 

Jan op 29 juli 2007 om 22:47

Dag AnneMerel,

Zo te zien begrijp je het principe best, en had je de link kennelijk niet meer nodig. Je maakt alleen een slordig omrekenfoutje. Het kwikkolommetje is 14,7 cm en dus 0,147 m (en niet 0,0147m) lang.

 Een kwikkolommetje van die lengte oefent een druk uit van 13600 x 9,81 x 0,147 = 19,6 kPa

Druk p1 in de lucht"bel" was 100 kPa, wordt dus p2=119,6 kPa. Het volume V1 was 60 cm (x het doorsneeoppervlak van de buis). Het nieuwe volume V2 wordt dus:

p1V1 = p2V2 ==> V2=p1V1/p2 = 100/119,6 x 60 = 50,2 cm (x het doorsneeoppervlak van de buis)

Ofwel, de nieuwe lengte wordt 50,2 cm.

AnneMerel op 29 juli 2007 om 23:06

Beste Jan,

 ongelooflijk bedankt voor je snelle reactie, is inderdaad een hele stomme fout die ik heb gemaakt, moet ik niet te vaak doen!

zal je op de hoogte houden of ik mijn examen heb gehaald!

met vriendelijke groet, en nogmaals bedankt,

 AnneMerel

Joanna op 10 augustus 2007 om 16:33

Ik ben me ook aan het voorbereiden op het ingangsexamen en daarom vond ik je vraag erg interessant! Maar ik zit nog met een vraagje: Waarom tel je de druk van het kwik (p= 19,6 kPa) en die van de atmosfeer( p= 10^5 Pa) samen?

Ik begrijp wel dat ze beiden de druk op de ingesloten lucht beïnvloeden maar ik dacht dat het kwik een onderdrukdruk uitoefende, waardoor de atmosferische druk gedeeltelijk opgeheven wordt... Kan iemand me uitleggen waarom ze je niet van elkaar moet aftrekken?

Groetjes, Joanna

Jan op 11 augustus 2007 om 10:03

Dag Joanna,

Druk is weinig anders dan een kracht uitgeoefend verdeeld over een oppervlakte. Krachten hebben een richting. Heb je bijvoorbeeld 2 krachten van 4 N resp 5 N en is de richting gelijk, dan geeft je elke kracht hetzelfde teken, bijv plus. De nettokracht is het optelsommetje van de twee:

(+4) + (+5) = +9N

Hebben de twee krachten een tegengestelde richting, dan geef je ze ook tegengestelde tekens, bijv:

(+4) + (-5) = -1 N

Het nettoresultaat blijk nu een kracht van 1 N die dezelfde richting heeft als die kracht van 5 N. Dit kun je mooi zien als je je krachtvectoren tekent in een assenstelsel.

Voor de druk geldt dat natuurlijk ook.

Een tekeningetje voor de krachten in zo'n buisje met door een kwikkolom opgesloten lucht :

Voor de druk geldt dat natuurlijk ook. Hierbij moet je alleen wél bedenken dat de druk van de buitenlucht alle kanten op werkt, in het ene geval drukt die op de bovenkant van de kwikkolom naar beneden, als je de buis omkeert drukt die (op wat dan de onderkant van de kwikkolom is) naar boven. De kwikkolom wordt altijd naar beneden getrokken door de zwaartekracht, en de opgesloten lucht drukt altijd op de kant van de kwikkolom waar het contact mee maakt. Als je die krachten schetst zie je vanzelf welke tekens je de diverse krachten moet geven om je optelsommetje kloppend te krijgen.

Duidelijk?

Groet, Jan

Joanna op 11 augustus 2007 om 11:20

Hartelijk bedankt voor je uitleg,

maar toch snap ik nog altijd niet waarom je ze dan op hoort te tellen, tenslotte gaan ze toch een andere richting uit (die vector van de atmosferische druk en die van de druk van het kwik?) Ik weet wel dat het anders helemaal niet klopt met de uitkomsten want als je het dan uitrekent dan kom je 74 cm uit, wat helemaal niet tussen de mogelijke uitkomsten staat. Maar daar mag ik mij toch niet op baseren.... Snap je wat ik bedoel?

Groetjes, Joanna

Jan op 11 augustus 2007 om 14:10

Dag joanna,

Jij kijkt naar een vector1, ziet dat die in een andere richting wijst als een vector 2 en daarom trek je ze van elkaar af.

7 - 3  = 4 

Of je ziet dat ze dezelfde kant op wijzen en dan tel je ze bij elkaar op. 

7 + 3 = 10

Ik zeg: ik tel vectoren altijd bij elkaar op. Afhankelijk van hun richting geef ik de vectoren een plus- of een minteken

(+7) + (-3) = +4

(+7) + (+3) = +10

We doen dus uiteindelijk precies hetzelfde. Met dit verschil dat ik dit ook in wiskundige vergelijkingen kan toepassen als het wat ingewikkelder wordt, en jij niet. Bovendien, zodra de krachten niet meer op één lijn werken kom jij er helemaal niet meer uit en ik nog wel.....  :)

 Daarom kan ik je aanbevelen om, nu het nog simpel en overzichtelijk is, alvast toch eens principieel zó te werken zoals ik hierboven. Over het samenstellen en ontbinden van (kracht)vectoren heb ik een microcursus geschreven, waarin we dat nog eens op een rijtje zetten. Als je dan de vectoren in een assenstelsel weergeeft zie je luid en duidelijk waar dat plus-minverhaal vandaan komt.

http://www.wetenschapsforum.nl/index.php?showtopic=41633

Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Roos heeft vijf appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)