Gassen en dampen

Blijd stelde deze vraag op 20 februari 2022 om 14:18.

 Ik heb hier een som die gaat over gassen en dampen waarbij ik steeds in de waar kom bij het uitwerken

In een afgesloten ruimte (V=20dm³) bevindt zich een hoeveelheid vloeistof en damp. Volume van de vloeistof is te verwaarlozen. De dampdruk is 3 bar en de temperatuur van het geheel is 300K ( toestand A)
A. Bereken de hoeveelheid damp
B. De temperatuur wordt verhoogd tot 450K. Hierbij is alle vloeistof net verdampt. Dr druk is dan 6 bar.(Toest. B)
Hoeveelheid vloeistof was er in de ruimte in toestand A?
C. Vanuit toestand B wordt de temperatuur verder verhoogd naar 600K. (Toestand C). Bereken nu de druk
D. Vanuit toestand C wordt de temperatuur constant gehouden en het volume vergroot totdat de druk 3 bar is geworden. (Toestand D) Bereken dit volume.
E. Teken in een P-t diagram

Reacties

Jaap op 20 februari 2022 om 14:35
Dag Blijd Dinothra,
Wat heb je zelf al bedacht over deze som en wat is het probleem?
Vanaf daar proberen we je graag verder te helpen.
Groet, Jaap
Blijd op 20 februari 2022 om 15:01
Bij A heb ik als uitwerking
P×V= N×R×T
N= P×V : R×T
   = 3.10⁵n/m² × 20.10‐³m³ : 25/3 × 300K
   = 6000: 2500
   = 2,4 mol

Bij B heb ik als uitweking
P1×V1: N1×T1= P2×V2: N2×T2
3bar× 20dm³: 2,4 mol× 300k=
6bar× 20dm³: N2× 450K= 3,2mol

Bij C heb ik als uitwerking
P1×V1: N1×T1= P2×V2: N2×T2
3bar×20dm³:2,4mol× 300K=
P2×20dm³: 3,2mol× 600K= 125bar
Blijd op 20 februari 2022 om 15:09
Bij D heb ik als uitwerking
P1×V1:N1= P2×V2:N2
3bar× 20dm³:2,4mol= 3bar×V2:3,2mol
= 26,67dm³
Jaap op 20 februari 2022 om 15:30
Dag Blijd Dinothra,
a. Als een leerling deze uitwerking bij een toets zou geven, zou de leerling 2 van de 3 scorepunten krijgen. Wat kun je eraan verbeteren? (De uitkomst is goed.) Die verbeteringen gelden ook bij je uitwerking van b en c. Je wilt niet bij elke vraag "korting" op je score krijgen…
b. In toestand B is er 3,2 mol damp in de ruimte. Dat is niet het antwoord op de vraag.
In je uitwerking betrek je '3bar× 20dm³: 2,4 mol× 300k='. Dat is eenvoudig de gasconstante R (afgezien van een factor 100 door je keuze van eenheden). Je uitwerking bij vraag b kan eenvoudiger op dezelfde manier als bij vraag a en geeft dezelfde hoeveelheid damp in de ruimte.
Andere manier: de damp die er bij vraag a al was, zou door de temperatuurstijging een druk van (600/450)×3=4,5 bar krijgen. De druk is echter 6 bar. Door verdamping van vloeistof is er 6–4,5=1,5 bar druk bijgekomen bij 450 K. Bij de oude 300 K zou dat (450/600)×1,5=1 bar zijn. Dat is 1/3 van de druk bij vraag a, als gevolg van verdamping van 1/3 van de hoeveelheid damp. Er is verdampt 1/3 van 2,4 mol is 0,8 mol. Dat ziet er nogal omslachtig uit. Maar zo'n redenering bevordert wel het begrip.
c. Je uitkomst 125 bar is nogal hoog, vergeleken met de andere drukwaarden.
Je gebruikt 2,4 mol en 3,2 mol, terwijl de hoeveelheid damp niet verandert. Dit gebeurt ook in je uitwerking van vraag d. En er lijkt een rekenfout te zijn gemaakt.
Gaande van toestand B naar C blijven het volume en de hoeveelheid damp even groot. Van de algemene gaswet resteert de drukwet van Gay-Lussac: p1/T1=p2/T2. In woorden: de druk en de temperatuur zijn recht evenredig. Nu wordt de temperatuur 600/450=4/3 maal zo groot, dus de druk wordt…
d. Gaande van toestand C naar D blijven de temperatuur en de hoeveelheid damp even groot. Van de algemene gaswet resteert de wet van Boyle (of Boyle-Gay-Lussac): p1×V1=p2×V2. In woorden: de druk en het volume zijn omgekeerd evenredig.
Groet, Jaap
Jan van de Velde op 20 februari 2022 om 15:31
Dag Blijd Dinothra,

Je rekent netjes, maar je lezen kan beter

A is correct, 

Bij B ben je nog niet klaar: er is nu inderdaad 3,2 mol damp in de ruimte, maar dat was niet de vraag, lees die maar eens goed

C heb je ook niet goed gelezen

C. Vanuit toestand B wordt de temperatuur verder verhoogd naar 600K. (Toestand C). Bereken nu de druk

 In toestand B is alles in dampvorm, en richting toestand C (nog warmer) gaat er aan de hoeveelheid damp dus niks meer veranderen. De vergelijking wordt dus veel eenvoudiger, gewoon van 6 bar en 450 K naar X bar en 600 K rekenen (V, N en R constant). Dat vermijdt ook rekenfouten, want dat wordt zeker niet ineens 125 bar...

Groet, Jan

Blijd op 20 februari 2022 om 16:17
Ik zit er nogsteeds vast mee
Kan niet verder
Mvg, Dinothra
Jan van de Velde op 20 februari 2022 om 16:41

Blijd Dinothra

Ik zit er nogsteeds vast mee

 waarmee? B?
Je berekent dat er in toestand B nu 3,2 mol damp is, correct. 
Maar de vraag was hoeveel vloeistof er bij toestand A in dat vat was.

Even vanaf het begin dus: 

In een afgesloten ruimte (V=20dm³) bevindt zich een hoeveelheid vloeistof en damp.

damp en een laagje vloeistof op de bodem dus 

De dampdruk is 3 bar en de temperatuur van het geheel is 300K ( toestand A)

A. Bereken de hoeveelheid damp

(goed gedaan, 2,4 mol damp)

De temperatuur wordt verhoogd tot 450K. Hierbij is alle vloeistof net verdampt. De druk is dan 6 bar.(Toest. B)
B. Hoeveel vloeistof was er in de ruimte in toestand A?

(Goed gedaan, er is nu 3,2 mol damp. Maar ze vragen hoeveel vloeistof er dus was in toestand A.
Er is van A naar B 3,2 - 2,4 = 0,8 mol damp bijgekomen. Gegeven is dat alle vloeistof nèt verdampt is.  Er moet dus oorspronkelijk 0,8 mol vloeistof (en die 2,4 mol damp) in dat vat hebben gezeten.

Nu wel mee? 

Jaap op 20 februari 2022 om 16:45
Dag Blijd Dinothra,
b. In toestand B is er inderdaad 3,2 mol damp in de ruimte. Er was al 2,4 mol damp. Hoeveel mol damp is er door verdamping bijgekomen? Hoeveel mol vloeistof is verdampt?
c. Gaande van toestand B naar C wordt de temperatuur 600/450=4/3 maal zo groot, dus de druk wordt 4/3 maal de druk van toestand B. Zodoende is de druk in toestand C 4/3 maal 6 bar, dat is…?
d. Gaande van toestand C naar D wordt de druk 3/8 maal zo groot. De hoeveelheid damp en de tempratuur blijven even groot. Het volume wordt in toestand D 8/3 maal zo groot (omgekeerd evenredig). Het volume in toestand D is daarom…?
Als je ermee vastzit en niet verder kunt, zeg dan waar je precies mee vast zit en wat je al hebt opgeschreven.
Groet, Jaap
Blijd op 20 februari 2022 om 17:00
Bij B is het inderdaad 0.8
  1. Bij C is het dan 8 bar want 4/3×6 is 8bar
Jaap op 20 februari 2022 om 17:01
Dag Blijd Dinothra,
c. Inderdaad, 8 bar.
Op naar vraag d, zie hierboven!
Groet, Jaap

Plaats een reactie

+ Bijlage

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

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

Antwoord: (vul een getal in)