Materie en thermische fysica

Materie

Wat is materie ?

Alles wat massa… én volume heeft

Voorwerpen en stoffen

Voorwerpen zijn gemaakt van stoffen

Stof = soort van materie.

Materie van éénzelfde stof heeft gelijkaardige eigenschappen:

• Hardheid

• Transparantie

• Geleidbaarheid

• Dichtheid

• Smelt- en kookpunt

• …

“De deeltjes van een zuivere stof zijn allemaal identiek”.

“Er zijn evenveel soorten deeltjes als er stoffen zijn”.

Zuivere stoffen en mengsels

Zuivere stof : alle deeltjes zijn identiek. (constante chemische samenstelling)

Mengsel : combinatie van meerdere zuivere stoffen.

• Homogeen

• Heterogeen

• Colloïdaal

Deeltjesmodel van de materie

Materie bestaat uit deeltjes

die continu bewegen

die elkaar aantrekken als ze zich niet te ver uit elkaar bevinden

maar elkaar afstoten als ze te dicht bij elkaar komen

Deeltjes ?

Atomen ?

Moleculen ?

Corpusculen ?

Particulen ?

Deeltjes ?

Deeltje van de stof methaan.

Bestaat uit 4 waterstofatomenen één koolstofatoom

Atomen bestaan uit nogkleinere deeltjes…

Deeltjes zijn opgebouwd met atomen

Er zijn 92 soorten atomen.

Combinaties van deze atomen zorgen voor gigantische hoeveelheid stoffen.

Macromolecules

Atomen, elementen en verbindingenElement : deeltjes van stof bestaan uit 1 atoom.

Verbinding : combinatie van meerdere atomen.

Atomen bestaan uit nog kleinere deeltjes

Een atoom bestaat uit een positief geladen kern, omringd door een negatief geladen elektronenwolk.

Atoomkernen bestaan uit nog kleinere deeltjes

Een atoomkern bestaat uit positief geladen protonen en elektrisch neutrale neutronen

Kerndeeltjes bestaan uit nog kleinere deeltjes

Protonen en neutronen zijn een combinatie van up en down quarks.

Grootte-ordes

Thermische beweging

Diffusie Thermische beweging

Temperatuur

Continue beweging van deeltjes gerelateerd aan temperatuur.

Hoe hoger T, hoe “heftiger” beweging (hoe groter gemiddelde Ek)

Thermische uitzetting

Verklaar dit fenomeen vanuit het deeltjesmodel.

Mogelijke verklaringen ?

Elasticiteit

Cohesie-adhesie

Waarom vormt water druppels ?

Lopen op het water

Fasen van de materie

Eigenschappen

Fase en massadichtheid

Wat verkies jij ?

Misconcepties deeltjesmodel

Fase-overgangen

Onderkoeling en overkoken

https://www.youtube.com/watch?v=fSPzMva9_CE

Druk

• Druk op een oppervlak : kracht per oppervlakte-eenheid.

• Scalaire grootheid.

• Eenheid : Pa

p=FA

Grootte van kracht, loodrecht op oppervlak.

Grootte van oppervlak.

Druk in een vloeistof

• Isotroop

• Afhankelijk van diepte

• Afhankelijk van vloeistof

Atmosferische druk

Variatie van atmosferische druk in functie van hoogte

Communicerende vaten

Fluïdum beweegt van hoge druk naar lage druk.

Druk overal gelijk = EVENWICHT.

De krachten in een rietje

Wat trekt het water omhoog ?

Barometers

Opwaartse stuwkracht

Ideale gaswet

Gedrag van een reëel gas

Toestandsdiagram

Verdampen in open ruimte

Verdampingssnelheid afhankelijk van :• Temperatuur• Oppervlak• Aard vloeistof• Circulatie aan oppervlak

Verdamping in gesloten ruimte

Gesloten ruimte : evenwicht tussen verdampen en condenseren : verzadiging.

Verzadigde damp voldoet niet aan Boyle-Mariotte !

Partieeldruk

Gesatureerde waterdampdruk

Luchtvochtigheid

• Relatieve hoeveelheid waterdamp in lucht.

• Te bepalen aan de hand van partieeldruk waterdamp

Oververzadiging

Verdampen versus koken

Warmte

• Warmte is energie die overgedragen wordt tussen twee voorwerpen op verschillende temperatuur.

• Warmte wordt spontaan overdragen van voorwerp op hoge T naar voorwerp op lage T.

Q

Warmtecapaciteit

Temperatuurstijging recht evenredig met toegevoerde warmte en omgekeerd evenredig met de massa.

Afhankelijk van materiaal.

𝑄=𝑐𝑚 Δ𝑇

Latente warmte

Warmtetransport