Drukwet van Gay-Lussac

Delphine stelde deze vraag op 04 februari 2021 om 16:52.
Beste,
Ik heb moeilijkheden met deze opgave:
Een lege fles wordt dichtgeschroefd bij een atmosferische druk van 1015 hPa en een temperatuur van 20,0°C. We leggen de fles in de zon zodat de temperatuur stijgt tot 35,0°C. Bereken de druk in de fles.
Moet ik de Drukwet van Gay-Lussac gebruiken, want voor een hoeveelheid gas in een constant volume is het verband tussen de druk p van het gas en de temperatuur θ gelijk aan:
p = p0 . (1 + 1/273,15°C . θ). Ik weet dat hoe hoger de temperatuur van het gas, hoe hoger de druk. Hoe lager de temperatuur, hoe kleiner de druk. 
Is er iemand die kan helpen?

Alvast bedankt!
Mvg,
Delphine

Reacties

Theo de Klerk op 04 februari 2021 om 17:07
In bijna alle gevallen kun je de ideale gaswet gebruiken die versimpelt tot Wet van Boyle als T=constant en Wet van Gay-Lussac als V=constant:

pV = nRT

Hier heb je een cilinder van vast volume (kleine uitzetting door warmte negeren we) en dus kun je voor begin - en eindsituatie uitrekenen:

p/T =  nR/V = constant
Jaap op 04 februari 2021 om 17:11
Dag Delphine,
Ja, u kunt de drukwet van Gay-Lussac gebruiken.
In het vwo in Nederland wordt deze geleerd als p/T=constant of p1/T1=p2/T2 met T in kelvin, niet in graad Celsius. Geldig als de hoeveelheid gas en het gasvolume constant zijn -- ja, de fles is immers dichtgeschroefd.
Delphine op 04 februari 2021 om 17:55
Dag Jaap,
Even proberen:
Een lege fles wordt dichtgeschroefd bij een atmosferische druk van 1015 hPa en een temperatuur van 20,0°C. We leggen de fles in de zon zodat de temperatuur stijgt tot 35,0°C. Bereken de druk in de fles.

Gegeven: 
1015 hPa wordt 101500 Pa
20,0 °C wordt 293,15 K
35,0 °C wordt 308, 15 K

Gevraagd:
druk p = ?

Oplossing:
Voor een hoeveelheid gas bij een constante volume V geldt:
p/T = constant of p1/T1 = p2/T2
(Dat is de Drukwet van Gay-Lussac in Kelvin) 

Moet het zo:
p/T = constant
101500/308,15 = 329,4 

Of moet het zo:
p1/T1 = p2/T2
101500 Pa/293,15 K = x/308, 15 K
                      346,24 = x/308, 15 
                               x = 106694

Nogmaals bedankt!
Mvg,
Delphine
Jan van de Velde op 04 februari 2021 om 18:04

Delphine

Of moet het zo:
p1/T1 = p2/T2
101500 Pa/293,15 K = x/308, 15 K
                      346,24 = x/308, 15 
                               x = 106694

 Best zo ja. Wel nog eventjes een correcte eenheid erbij vermelden

overzichtelijker nog ipv die "x" gewoon die onbekende p2 zo laten staan

p1/T1 = p2/T2
101500 /293,15  = p2/308, 15
346,24 = p2/308, 15
p2 = 106694 Pa

en dan ten slotte denk ik ook nog even nadenken over significanties??

Groet, Jan

Delphine op 04 februari 2021 om 18:19
Beste Jan,
Dus de antwoord is:
De druk in de fles is 106694 Pa. 

Misschien een domme vraag maar wat bedoelt u met uw laatste zin?
Hartelijk bedankt voor alles!
Met vriendelijke groeten,
Delphine
Jan van de Velde op 04 februari 2021 om 18:32

Delphine

Misschien een domme vraag maar wat bedoelt u met uw laatste zin?

 dag Delphine,

domme vragen bestaan niet, zolang ze oprecht gesteld worden.
Ik denk dat je dit nog niet "gehad" hebt dan, anders zou je het woord vast wel herkennen.

Als ik zeg dat ik 7 km moet lopen zal ik vast geen 7000,000 meter bedoelen, tot op de millimeter precies. Antwoorden mogen eigenlijk nooit preciezer zijn dan de gegevens waarop ze zijn gebaseerd 

 

1015 hPa
20,0°C. 
35,0°C. 

 gevens van 3-4 cijfers, zg significante cijfers. 
De temperaturen elk in drie significante cijfers.
Afspraak: dan je antwoord ook in maximaal 3 significante cijfers

bijvoorbeeld 
     107  kPa
of  107·103 Pa (ingenieursnotatie)
of 1,07·105 Pa (wetenschappelijke notatie)

groet, Jan

Jaap op 04 februari 2021 om 20:34
Dag Delphine,
a. Om 17:55 uur noteerde u 'p/T=constant 101500/308,15=329,4'.
De methode met p/T=constant is ook goed, maar 101500/308,15 is onjuist omdat u de eerste druk p1 deelt door de tweede temperatuur T2. Dat moet zijn 101500/293,15=346,239 en vervolgens p2/308,15=346,239 zodat p2=106694Pa.
b. Uw formule p=p0⋅(1+1/273,15°C⋅θ) herken ik niet als de drukwet van Gay-Lussac. θ is een internationaal symbool voor de temperatuur in graad Celsius. Met uw formule vind ik niet de juiste druk 106694Pa, of ik nu θ in graad Celsius dan wel kelvin invul, en of ik nu p=p0⋅(1+[1/273,15°C]⋅θ) bereken dan wel p=p0⋅(1+1/[273,15°C⋅θ]). Als de formule toch juist is, zou ik graag lezen hoe hij moet worden ingevuld in dit geval.
c. U vult de druk in pascal in. Dat is goed, maar bij p1/T1=p2/T2 kunt u ook de gegeven druk invullen in hPa, waarna u de uitkomst 1067hPa verkrijgt. Dat mag, omdat u links en rechts een factor 100 weglaat; 'eerlijk is eerlijk'. (Bij de algemene gaswet p⋅V=n⋅R⋅T mag u niet hPa invullen.)
d. Een instructiefilm van Mathieu Toebosch uit Antwerpen over de drukwet kunt u zien op
https://www.youtube.com/watch?v=jqlFH06hbcw

Dag Jan,
Volgens de vuistregels voor significante cijfers die gelden voor havo en vwo in Nederland, zou de uitkomst moeten worden gegeven in 4 significante cijfers. (Doorgaans geen aftrek van een scorepunt bij 1,07⋅105Pa). Want eerst wordt opgeteld 273,15+20,0=293,15K en 273,15+35,0=308,15K. Bij optellen en aftrekken geldt 'het kleinste aantal decimalen wint', niet significante cijfers. De kelvintemperaturen hebben zodoende elk 5 sici, daar Delphine 273,15 noteert en niet 273. De nauwkeurigheid van de uitkomst voor p2 wordt niet beperkt door de temperaturen, maar door het gegeven 1015hPa. Correct afgerond is de uitkomst p2=1067hPa.
Jaap op 04 februari 2021 om 20:38
Correctie: de kelvintemperaturen zijn betrouwbaar met 1 decimaal, dat is 4 significante cijfers.
Correct afgerond blijft de uitkomst p2=1067hPa.
Delphine op 05 februari 2021 om 18:06
Beste,
Ah, jullie bedoelen de BD (= Beduidende cijfers), toch?
Zodat het resultaat nauwkeuriger zal zijn moeten we deze 2 regels volgen:
  • In een vermenigvuldiging of deling bepaalt het meetresultaat met het minste aantal beduidende cijfers het aantal beduidende cijfers van het eindresultaat.
  • In een som of verschil bepaalt het meetresultaat bekomen met het minst nauwkeurig meettoestel het laatste beduidend cijfer van het eindresultaat.

In België gebruiken we de term 'beduidende cijfers', als jullie met 'significante cijfers' dit bedoelen.
Waarom ik dit niet gebruik is omdat ik die twee regels altijd vergeet en ze door elkaar haal. Op school moeten we altijd afronden maar ik doe het meestal niet 🤪 Ook al krijg ik daarvoor minder punten...
In het vervolg zal ik er zeker op letten!

Heel erg bedankt voor al jullie tijd en moeite!
Verder wens ik jullie een fijne avond!
Met vriendelijke groeten,
Delphine
Theo de Klerk op 05 februari 2021 om 18:27
Zeker en vast is het van belang de beduidende/significante cijfers te bepalen - veel meer cijfers geven wekt de indruk van een nauwkeuriger meting en dat is niet waar. De regels zijn simpel:
- bij vermenigvuldigen en delen bepaalt het minste aantal cijfers het aantal in het eindantwoord van product of quotient.  (8,34 x 88,789 heeft maar 3 cijfers in het antwoord - de rest als machten van 10)
- bij optellen/aftrekken bepaalt de minste aantal decimalen het uiteindelijke aantal decimalen in de som of het verschil  (99,2 + 4,25 = 103,45 = 103,5  met 1 decimaal in het antwoord)

En je rondt pas af in het eindantwoord. Niet eerder. Anders geven al die voortijdige afrondingen kans op steeds grotere fouten.

Vast en zeker!

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

Clara heeft negen appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Clara nu over?

Antwoord: (vul een getal in)