Druk en vacuüm

Marinde stelde deze vraag op 07 december 2014 om 10:25.

Quote

Hallo,

Wij hebben met natuurkunde nu het onderwerp Geofysica. Hierbij gaat het over zuignappen, vacuüm en buitendruk. Ik snap dat er normaal gesproken geen voelbare druk is, omdat de druk aan alle kanten op een voorwerp werkt. Maar ik snap niet waarom je een zuignap dan niet los kan trekken. Er staat dat dat is omdat het zichzelf vacuüm zuigt, maar wat is dan het effect van de vacuüm. Even concreet: Wat is het effect van vacuüm waardoor dingen zich vastzuigen?

Mvg, Marinde

Reacties:

Jan van de Velde
07 december 2014 om 11:41
Quote
Dag Marinde,

Eerst moeten we even af van de gedachte dat dingen zich "vastzuigen". Helaas heet in de dagelijkse taal een zuignap een zuignap, maar eigenlijk moet het een "druknap" heten. 

  • Ik snap dat er normaal gesproken geen voelbare druk is, omdat de druk aan alle kanten op een voorwerp werkt.
Hou dat even vast...... 

Kijken we even met een hyper-de-super-microscoop wat er eigenlijk het effect "druk" veroorzaakt. 

En dan zien we in een klein doosje triljarden balletjes rondvliegen, met snelheden van gemiddeld honderden meters per seconde, en daarbij natuurlijk ook regelmatig tegen elkaar EN TEGEN DE WAND VAN DAT DOOSJE BOTSEND. Elke keer als er zo'n molecuul tegen de wand botst, oefent het daarbij eventjes een beetje kracht uit op die wand. Tel die krachtjes van die triljarden botsinkjes per seconde op zo'n wand bij elkaar op en die wand ondervindt een constante kracht naar buiten. Een kracht verdeeld over een oppervlak noemen we een druk.

Als er nou buiten de doos ook lucht met evenveel moleculen per cm³  is dan botsen er tegen de buitenkant van die wand natuurlijk óók triljarden moleculen per seconde, en ondervindt die wand een even grote kracht naar binnen. De druk van buiten naar binnen is even groot. De wand gaat nergens heen. 

En wat doe je nou onder die "zuig"nap? Je drukt er eerst een heleboel luchtmoleculen van onder, en laat het ding dan terug in vorm komen. In de ruimte onder de nap zitten er nou per kubieke centimeter veel minder luchtmoleculen dan buiten. 




Denk in het plaatje hierboven je nap-rubber tussen de twee doosjes in.

 



Dat betekent dat er aan de binnenkant van die nap elke seconde op elke vierkante centimeter rubber ook veel minder luchtmoleculen tegen dat rubber aan botsen. Bij elkaar opgeteld betekent dat van buiten naar binnen (hierboven van links naar rechts) een (veel) grotere kracht dan van binnen naar buiten. 

De nap zuigt zich dus niet vast, de nap wordt door de overmacht van de luchtmoleculen van de buitenkant tegen de wand geduwd. 

De kracht van al die luchtmoleculen samen kan verrassend groot zijn. "gewone" lucht geeft een druk van ongeveer 100 000 newton per vierkante meter. Doe de vriezer open, laat er even wat warme lucht in stromen. Doe dan de vriezerdeur weer dicht. Binnen een seconde of twee koelt die warmere lucht af, waardoor de luchtmoleculen een beetje minder snel gaan en dus minder hard tegen de binnenkant botsen. De druk in de vriezer daalt even een paar procent naar bijvoorbeeld 98 000 N/m² . De deur is bijvoorbeeld 0,5 x 0,5 m = 0,25 m² groot. 

Buiten duwt de lucht dus met een kracht van 100 000 x 0,25 = 25 000 N tegen die deur.
Binnen duwt de lucht dus met een kracht van 98 000 x 0,25 = 24 500 N tegen die deur.

Dat is een verschil van 500 N !!!
En als je dus DIRECT die deur weer probeert te openen moet je er met 500 N aan trekken. Dat is evenveel kracht als wat je nodig hebt om iets van 50 kg te tillen !!! Daarom zitten er in vriezers en koelkasten kleine gaatjes zodat er lucht naar binnen kan stromen om dat drukverschil op te heffen. Als je wat langer wacht kan de vriezer dus weer zonder moeite open. 

Dus het is NIET zo dat de lucht BINNEN de nap de nap "vastzuigt", nee, de lucht BUITEN de nap DUWT de nap vast. 

Duidelijk zo?

Groet, Jan


marinde
07 december 2014 om 12:43
Quote

Beste Jan,

Ontzettend bedankt voor deze heldere uitleg! Ik snap het nu helemaal en kan weer verder met de opgaven. Nogmaals heel erg bedankt!

Marinde

Jan van de Velde
07 december 2014 om 12:46
Quote
graag gedaan 
Vera
04 maart 2019 om 17:37
Quote
Even over de vriezer,
Iemand doet op een warme dag het deksel van een diepvrieskist open.                        Vervolgens doet hij, zonder er iets uit te halen, het deksel weer dicht. Daarna           hoort hij hoe er lucht door de naad tussen de kist en de deksel naar binnen                stroomt.
Hoe kan je dit verklaren????
Jan van de Velde
04 maart 2019 om 19:37
Quote
dag Vera,

wat snap je niet van:

Jan van de Velde plaatste:

"gewone" lucht geeft een druk van ongeveer 100 000 newton per vierkante meter. Doe de vriezer open, laat er even wat warme lucht in stromen. Doe dan de vriezerdeur weer dicht. Binnen een seconde of twee koelt die warmere lucht af, waardoor de luchtmoleculen een beetje minder snel gaan en dus minder hard tegen de binnenkant botsen. De druk in de vriezer daalt even een paar procent naar bijvoorbeeld 98 000 N/m² . De deur is bijvoorbeeld 0,5 x 0,5 m = 0,25 m² groot. 

Buiten duwt de lucht dus met een kracht van 100 000 x 0,25 = 25 000 N tegen die deur.
Binnen duwt de lucht dus met een kracht van 98 000 x 0,25 = 24 500 N tegen die deur.

Dat is een verschil van 500 N !!!
En als je dus DIRECT die deur weer probeert te openen moet je er met 500 N aan trekken. Dat is evenveel kracht als wat je nodig hebt om iets van 50 kg te tillen !!! Daarom zitten er in vriezers en koelkasten kleine gaatjes zodat er lucht naar binnen kan stromen om dat drukverschil op te heffen. Als je wat langer wacht kan de vriezer dus weer zonder moeite open. 



Groet, Jan
Vera
05 maart 2019 om 07:08
Quote
Ik snap hem Heel erg bedankt, ik had daar gewoon compleet overheen gelezen!

Plaats een reactie:


Bijlagen:

+ Bijlage toevoegen

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

Ariane heeft elf appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)