Dag Ishaq Newton,

Er is sprake van een BEKERGLAS. Dat is gewoon een open vat. Druk op de bodem van het glas wordt dus alleen veroorzaakt door het gewicht van het water (en de luchtdruk in de omgeving natuurlijk, die echter door het opwarmen van je water óók niet zal wijzigen).

Zou je het water in een gesloten kolf opwarmen dan zou het inderdaad véél ingewikkelder worden, want behalve dat dan de temperatuur van het gas bovenin de kolf zou toenemen (en dus rondom en dus ook op de bodem hogere druk zou veroorzaken) zou de hoeveelheid waterdamp in de kolf ook nog eens toenemen en dus ook de factor "n" in de algemene gaswet veranderen.

Duidelijk zo?

Groet, Jan

Bedankt voor de reactie,

Dus als ik het goed begrijp mag je:

- voor een OPEN GLAS alleen F=m/A gebruiken en NIET de algemene gaswet

- en voor een GESLOTEN GLAS mag je alleen de algemene gaswet gebruiken en dus niet F=m/A

Maar hoe zit het dan met een glas dat word gesloten door een zuiger, in het boek staat dat je de druk uitgeoefent door de zuiger wel moet berekenen met F = m/A ookal is het gesloten. Waarbij de pwater = pzuiger + plucht. Of haal ik nu onder en boven- druk door elkaar?

je probeert dit teveel of/of te zien, en gooit daarbij voorwaarden door elkaar.

algemeen: druk komt vanwege een kracht op een oppervlak.

Die kracht kan veroorzaakt worden door de spierkracht, bijvoorbeeld de kracht waarmee je een punaise in een plank duwt. Jouw vrij grote kracht op dat kleine punaisepuntje veroorzaakt een grote druk.

Die kracht kan ook veroorzaakt worden door een massa die door de zwaartekracht wordt aangetrokken. Een vloeistof heeft ook massa. De zwaartekracht op de vloeistof veroorzaakt dus een druk op de bodem én op de wanden (want druk in vloeistoffen en gassen gaat alle kanten op), die afhankelijk is van de hoogte van de vloeistof boven het punt waar je de druk meet.   

Die kracht kan óók veroorzaakt worden doordat gasmoleculen tegen zo'n oppervlak botsen. In een gesloten vat, gevuld met een gas (en niks anders) kun je die druk berekenen via de algemene gaswet pV=nRT.

Ja, en als je dan gaat combineren, bijvoorbeeld door een vat voor een deel met vloeistof en voor een deel met gas te vullen dan moet je gaan optellen: je berekent de druk die het gas veroorzaakt apart, en ook de druk die de vloeistof veroorzaakt, en die tel je dan op.

Heb je bijvoorbeeld een open verticale pijp van 11 m hoog met een doorsnede van 1 m², met daarin 10 meter water, dan is de druk op de bodem (afgerond) F/A = m·g/A = 10 000 x 10 / 1  = 100 000 Pa

Omdat de open buitenlucht op het wateroppervlak bovenin duwt mag je die atmosferische luchtdruk erbij optellen, nog eens ruwweg 100 000 Pa en totaal dus 200 000 Pa op de bodem.

Als je nu het water opwarmt gebeurt er niks met de druk op de bodem: Het water zet wel uit, maar de massa verandert niet, en dus blijft het sommetje p=m·g/A onveranderd.

Als we dan een deksel op de pijp schroeven en er extra lucht bovenin pompen, totdat de luchtdruk in die bovenste meter bijvoorbeeld 300 000 Pa (300 kPa) is:

• dan zal de druk op de wand bij het wateroppervlak 300 kPa zijn, 
• op de bodem van de pijp 400 kPa,
• (en op 5 m onder het wateroppervlak 350 kPa).

Als we nú dat water gaan opwarmen wordt het ingewikkeld. Aan de druk veroorzaakt door de waterkolom verandert net als eerder niks, althans niet significant.

• Maar onvermijdelijk warmen we de lucht mee op, en een hogere temperatuur (T) betekent volgens p=nRT/V  dat dat de druk van het gas zal oplopen.  
• Ook zal er meer water verdampen, door de waterdampmoleculen neemt de hoeveelheid gas (n) toe, ook dat verhoogt de druk volgens p=nRT/V.
• Ten slotte zal ook nog eens het gasvolume (V) kleiner worden, want de waterkolom zal uitzetten. Ook dat verhoogt de druk volgens p=nRT/V.

Bij dit alles verwaarlozen we dan nog een paar kleine details.

Voor een gesloten vat, deels gevuld met vloeistof zul je dus tabellen met uitzettingscoëfficiënten en met partiële drukken van waterdamp bij verschillende temperaturen moeten gaan opzoeken om nog een redelijk antwoord te kunnen berekenen.

Maar wat je vooral niet moet doen is gaswetten gaan toepassen op vloeistofkolommen.

Beetje duidelijk zo?

Groet, Jan

Dit verheldert de zaak idd. Als het goed is moet het nu wel lukken wat betreft dit onderwerp. 

Erg bedankt voor je tijd en moeite ;)

Ishaq Newton, 3 dec 2011

- voor een OPEN GLAS alleen F=m/A gebruiken

niet onbelangrijk detail, kracht is niet massa gedeeld door oppervlak. Je bedoelt waarschijnlijk druk is kracht gedeeld door oppervlak. Hou je grootheden zuiver, want anders gaat de betekenis van elke formule overhoop

$$p=\frac{F}{A} $$