Natuurwetenschappen 10e klas - Temperatuur en Druk

Weersverschijnselen en het deeltjesmodel

• Weersverschijnselen, zoals wolken, dauw en mist, kunnen ontstaan en verdwijnen door veranderingen in temperatuur en de hoeveelheid waterdamp in de lucht.
• Stoffen bestaan uit kleine deeltjes die moleculen worden genoemd. Elk type heeft zijn eigen moleculaire samenstelling.
• Het deeltjesmodel beschrijft de volgende eigenschappen van moleculen:
  • Moleculen veranderen niet van aard, of de stof is vast, vloeibaar of gasvormig.
  • Moleculen zijn voortdurend in beweging. Hogere temperatuur betekent sneller beweging.
  • Moleculen trekken elkaar aan; aantrekkingskracht neemt toe naarmate moleculen dichter bij elkaar komen.

Fasen van materie en faseovergangen

• Vast: Moleculen hebben vaste posities en trillen snel. Afstand tussen moleculen is klein, aantrekkingskrachten zijn groot. Verwarming maakt trillingen sterker en zet uit. Bij het smeltpunt is de aantrekkingskracht te zwak en smelt de stof.
• Vloeibaar: Moleculen bewegen langs elkaar heen zonder vaste posities. Aantrekkingskracht is minder dan bij vaste stoffen, maar houdt ze toch bij elkaar. Sommige moleculen kunnen ontsnappen, waardoor de vloeistof verdampt. Hogere temperatuur betekent gemakkelijker ontsnappen.
• Gasvormig: Moleculen bewegen vrij in de ruimte waarin ze zitten. Afstand tussen moleculen is groot, aantrekkingskrachten zijn minimaal. Gassen zijn gemakkelijk te comprimeren omdat er veel lege ruimte tussen de moleculen zit.

Condensatie, dauw, mist en rijp

• Condensatie: Koelende waterdamp verandert in kleine waterdruppeltjes. Dit is zichtbaar als mist of dauw. Verwarming doet het omgekeerde.
• Dauw: Condensatie van waterdamp op koude oppervlakken zoals gras bij koude nachten.
• Mist: Condensatie van waterdamp in de lucht, dichterbij het aardoppervlak.
• Rijp: Waterdamp die direct naar ijs verandert op uiterst koude oppervlakken.

Luchtdruk en hoogte

• Luchtdruk: Druk uitgeoefend door de luchtmassa boven een bepaald punt. Wordt gemeten met een barometer.
• Lage druk: Luchtdruk lager dan omliggende gebieden, gekoppeld aan onrustig weer (wind en neerslag).
• Hoge druk: Luchtdruk hoger dan omliggende gebieden, gekoppeld aan rustig weer (zonnig).
• Afname van luchtdruk met hoogte: Minder luchtmassa boven je betekent lagere luchtdruk.

Druk in afgesloten ruimtes

• Gasdruk: Druk in een afgesloten ruimte veroorzaakt door botsingen van gasmoleculen tegen de wanden. Grotere hoeveelheid gasmoleculen betekent hogere druk.
• Manometer: Instrument om gasdruk te meten (overdruk). Absolute druk = luchtdruk + overdruk.

Temperatuurmeting

• Thermometers: Instrumenten om temperatuur te meten.
  • Vloeistofthermometer: Vloeistof zet uit en krimpt met temperatuur, aangegeven door een hoogteverandering in de buis.
  • Bimetaaltherometer: Twee verschillende metalen strips buigen met temperatuurverandering, afgeleid door wijzer.
  • Elektronische thermometer: Elektronische schakeling detecteert en geeft temperatuur weer op een display.
• Celsius-schaal: Temperatuurschaal, gebaseerd op smeltpunt (0°C) en kookpunt (100°C) van water.
• Kelvin-schaal: Temperatuurschaal waarbij 0 K het absolute nulpunt is (-273°C).
  • Conversie: Temperatuur in Kelvin = Temperatuur in °C + 273.

Gasdruk en temperatuur

• Verband tussen gasdruk en temperatuur: Verhoging temperatuur leidt tot verhoogde gasdruk in een afgesloten ruimte, veroorzaakt door meer botsingen van gasmoleculen tegen de wanden.
• Absolute nulpunt: -273°C (0 K) is de theoretische laagst mogelijke temperatuur waarbij gasmoleculen stil zouden komen te staan.

Vochtgehalte en dauwpunt

• Luchtvochtigheid: Hoeveelheid waterdamp in de lucht. Afhankelijk van de temperatuur.
• Dauwpunt: Temperatuur waarbij waterdamp condenseert als de lucht afkoelt tot een punt waar de lucht maximaal vochtigheid kan bevatten.

Wolkenvormen

• Stapelwolken: Vormen door opstijgende warme luchtbellen die afkoelen en leiden tot condensatie. De toppen geven de hoogte van de opwaartse beweging aan.
• Mooiweerwolken: Langzame, kleine opstijgingen van warme lucht.
• Buienwolken: Sterke opstijgingen, grote hoogte en vaak regen/sneeuw.
• Onweerswolken: Grote, snel stijgende, vochtige luchtbellen die elektrische lading opbouwen wat leidt tot bliksem en donder.

Extra informatie

• Gevoelstemperatuur: Een rekening voor het effect van wind op de gepercipieerde temperatuur.
• Diverse temperatuurschalen. verschillende toepassingsgebieden hebben hun eigen afspraken over de eenheid.