Opgave
In een cilinder zit een gas opgesloten met een temperatuur van 15 °C, een volume van 400 cm3 en een druk van 1,00•105 Pa.
Zie doorsnede, zoals hieronder getekend.
De oppervlakte van de cilinderdoorsnede is 35 cm2.
a) Bereken hoeveel mol gas is opgesloten.
b) Bereken de kracht die de zuiger op het gas uitoefent.
In ons goed uitgeruste laboratorium voeren we het volgende experiment uit.
Vanuit de uitgangssituatie A, zoals die boven beschreven is, gaan we bij constante druk in de cilinder de temperatuur verlagen. Het eindvolume daarbij is 200 cm2. Die toestand noemen we B.
Vervolgens verwarmen we bij constant volume het gas totdat de temperatuur weer de oude waarde van 15 °C bereikt. Die toestand noemen we C.
Tenslotte herstellen we de oude toestand door bij constante temperatuur het volume te vergroten tot 400 cm3.
c) Teken de p,V-grafiek van het beschreven proces: A >> B >> C >> A.
Uitwerking vraag (a)
• pV=nRT geeft n=0,0167 mol
Uitwerking vraag (b)
• Actie = - Reactie
De kracht van de zuiger op het gas is even groot als de kracht van het gas op de zuiger:
• F = p•A = 1,00•105 * 35•10-4 = 350 N
Uitwerking vraag (c)
In het schema is telkens aangegeven wat bij de overgang constant blijft en welke verandering gegeven is. De waarde van de derde variabele kun je dan met eenvoudig met pV/T = constant uitrekenen.
Het proces AB vindt plaats bij constante druk en moet in onderstaand assenstelsel dus een horizontale lijn opleveren.
Het proces BC hoort bij constant volume en dus een verticale lijn.
Het proces CA is een isotherm proces, waarvoor pV = constant: hyperbool.
De opdracht luidde: Teken....
Dat betekent ‘tamelijk nauwkeurig’.
Minimaal stellen we als eis dat nog een punt wordt berekend, bv. bij 300 cm3.
