Tropische Plantenkas (examen na1 vwo 2004-1)

Mariëlle stelde deze vraag op 18 mei 2008 om 15:57.

Heey,

Ik heb een vraag over een examenvraag van vwo, na1, 2004 tijdvak 1.

Het betreft de tropische plantenkas, onderdeel 20:

 Een tropische plantenkas heeft in een jaar een totale hoeveelheid energie van 2.0*10^12 J nodig. Deze energie wordt geleverd door een aardgascentrale die gebruikmaakt van warmtekrachtkoppeling.

Snachts houdt men de temperatuur in de kas op 17 graden celcius. Overdag laat men de temperatuur stijgen tot 33 graden celcius. Tijdens het opwarmen blijft de luchtdruk constant doordat er lucht door kieren en gaten wegstroomt. De lucht in de kas mag beschouwd worden als ideaal gas.

Bereken welk percentage van het oorspronkelijke aantal mol lucht tijdens het opwarmen wegstroomt uit de kas.

 

 Ik snap het antwoord niet, ik zal die ook even overtypen..:

 

We berekenen ((n1-n2)/n1)=(1-(n2/n1)) (--> hoe komen ze daaraan, ik snap niet waarom ze het zo doen) waarin,

n1= oorspronkelijke aantal mol lucht in de kas.

n2= aantal mol lucht in de kas na het opwarmen.

Voor een ideaal gas geldt: p*V = n*R*T (binas 35C3, dit is wel bekend).

Het volgende volg ik helemaal niet meer:

 --> p1*V1=n1*R*T1

--> p2*V2=n2*R*T2

Daar volgt uit: ((n2*R*T2)/(n1*R*T1))=((p2*V2)/(p1*V1))

En daar volgt weer uit:

(n2/n1)=((p2*V2*T1)/(p1*V1*T2)) waarin:

p1 is de druk in de kas voor het opwarmen

p2 is de druk in de kas na het opwarmen

Er geldt: p1=p2

V1 is het volume van de kas voor het opwarmen

V2 is het volume van de kas na het opwarmen

Er geldt: V1=V2

R is de gasconstante

T1= de temperatuur van de lucht voor het opwarmen = 17 graden celcius = 290K

T2= de temperatuur vab de lucht na het opwarmen = 33 graden celcius = 306 K

Invullen: (n2/n1)=(T1/T2) = 290/306= 0.948 --> 1-(n2/n1) = 1-0.948 = 0.052

Er is dus 5.2% van het aanal mol lucht weggestroomd.

 

Ik snap hier weinig van, kan iemand dit even verduidelijken?

 

 Alvast bedankt,

Mariëlle van Maren.

Reacties

Jan op 18 mei 2008 om 16:49

Dag Mariëlle,

Zo'n compleet gestelde vraag  verdient een uitgebreid antwoord :-)

 Je zegt dat je p·V=n·R·T begrijpt. Die uitleg die volgt klopt wel, maar als je de gaswet écht begrijpt en tóch vastloopt in alle formules van de uitleg ben je misschien (net als ik) een beetje formuleblind. Proberen we het toch eens met (vooral) woorden?

In het geval van die plantenkas is de druk p constant (de ramen kieren).

Ook het volume V is constant (althans, je krijgt geen gegevens om uit te rekenen hoeveel die kas uitzet als het warmer wordt, dus we veronderstellen het constant)

De gasconstante R is per definitie constant. (duhh, anders zou het geen constante zijn)

Dus in die gaswetformule zullen p, V en R niet veranderen. Alleen de hoeveelheid gas n en de temperatuur T kunnen veranderen.

Schrijven we nou de boel een tikje anders, alle constanten aan één kant:

(p·V)/R = n.T

p, V en R zijn constant, (p·V)/R moet dan ook wel constant zijn.

Laten we dat eens de constante "c" noemen.

c= n·T

 

manier 1 om verder te gaan: 

Dat betekent, als de temperatuur T twee keer zo groot wordt, dan de hoevelheid gas n wel twee keer zo klein moet worden, OK?

Je temperatuur wordt niet twee keer zo hoog, maar 306/290 = 1,055 keer zo hoog. Dat betekent dat je hoeveelheid gas 290/306 = 0,948 keer zo groot moet worden, ofwel 94,8 % van wat er was. (en check maar, 1,055 x 0,948 = 1 afrondingsfoutjes daargelaten)Er moet dus 100% - 94,8% = 5,2 % uit.

manier 2 om verder te gaan:

noem n1 de hoeveelheid gas vóór het opwarmen, n2 de hoeveelheid gas ná het opwarmen, zo ook voor de temperaturen (T1 en T2).

n·T is constant, dus geldt: n1 x T1 = n2 x T2

je wilt weten hoe groot n2 wordt t.o.v. n1, zorg dat n2 aan één kant van de gelijkheid komt te staan:

n2= n1 x (T1/T2)

n2= n1 x (290/306)

n2 = 0,948 x n1

er is dus 0,052 x n1 , oftewel 5,2 % van wat er oorspronkelijk was aan gas, ontsnapt.  

zo wél duidelijk?

Als je het zó aanpakt op je examen is er geen corrector die daar een streep door zet. (en je kunt dit dan nog makkelijk korter opschrijven)

 

Groet, Jan

 

Bert op 18 mei 2008 om 16:55

Dag Mariëlle,

je moet de algemene gaswet p.V=n.R.T twee keer gebruiken.De eerste keer voor de beginsituatie:p1.V1=n1.R.T1. De tweede keer voor de eindsituatie: p2.V2=n2.R.T2

Je weet: R = 8,31 J/mol/K   (BINAS)

T1= 290 K  (omrekenen van Celsius naar Kelvin)

T2= 306 K

Je weet niet:  p1, p2, V1 en V2.

Gevraagd: het percentage van het oorspronkelijk aantal mol dat wegstroomt.

Het percentage dat in de kas blijft is: (n2/n1)x100 %. Wat wegstroomt is de rest: 100 -  (n2/n1)x100 %.

Een probleem is wat je doen moet met   p1, p2, V1 en V2. Het enige wat je zeker weet is dat: p1 = p2 (druk blijft gelijk) en ook V1-V2 (de kas blijft even groot). 

Je hebt twee mogelijkeden:

1. Kies maar wat, b.v. p1=p2= 100000 Pa en V1=V2=1,0 m³.Dan krijg je: n1=p1.V1/(R.T1)=10^5/(8,31.290)=41,50 mol en n2=p2.V2/(R.T2)=10^5/(8,31.306)=39,33 mol  Er verdwijnt dus 2,17 mol en dit is (2,17/41,50)x100 = 5,2 %.

2. Algebra. Als p1.V1 = p2.V2 dan geldt ook: n1.R.T1 = n2.R.T2.  R valt weg, dus: n1.T1 = n2.T2. Daaruit volgt: n2/n1=T1/T2=290/306=0,948. Dus 94,8 % blijft n de kas en 5,2 % is ontsnapt.

Als je door de bomen het bos niet meer ziet, is het vaak handig om het probleem concreet te maken, en voor ontbrekende gegevens zelf maar iets te kiezen.

Duidelijk zo?

Succes met je examen,

Bert

Mariëlle op 18 mei 2008 om 18:53

Dankjewel! Het is zo een stuk duidelijker geworden!

 Groetjes, Mariëlle.

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)