luchtballon

[Hero bartel]

Hallo, ik zit met volgend probleem:

Ziehier volgende voorbeeldexamenvraag:

Vliegt een warmeluchtballon, 100 graden celcius, gevuld met NH3? De buitenlucht bestaat uit 20 procent O2 en 80 procent NO2!

Op basis van de molaire massa's M(NH3)= 17 en M(lucht)= 43 zou je zeggen dat de luchtballon vliegt, maar ik vroeg me af hoe je de temperatuur en de druk hierbij betrekt?

[Ronnie_CF]

Staar er in jouw opgave dat er 80% stikstofoxide in de lucht zit 8-[ in die atmosfeer zou ik niet willen leven. Normaal zou het stikstofgas moeten zijn .

Je moet gewoon je dichtheid van het gas in de balon bereken en dit vergelijken met de dichtheid van de lucht bij de gegeven temperaturen (een massa zegt niets over een dichtheid zonder volume, dus met de massa alleen ben je niets). voor de balon is dat 100°C, voor de luct zal dat bij 20°C zijn ofzo?Via de ideale gaswet (PV= nRT) kan je dan je volume berekenen en via de massa je dichtheid bepalen. Is de dichtheid kleiner, dan vliegt je ballon... (me dunkt)

[Marjanne]

Misschien heb je hier iets aan?

Overigens: lucht bestaat voor 80 % uit stikstof, niet uit 80 % stikstofdioxide. De gemiddelde molmassa van jouw lucht is niet correct.

Edit: net te laat.

[Hero bartel]

dit is een fictieve opgave ... de luct is NO2 en O2 hier. Je hebt enkel die gegevens..

Hoe weten jullie hoe je die massa en druk berekent?

[Marjanne]

Die massa staat in mijn link (formule 3).

De druk hoef je in principe niet te weten. De druk binnen de ballon is gelijk aan de heersende luchtdruk. De vraag is of jouw ballon gaat vliegen. Ik zou in je rekenvoorbeeld dan uitgaan van 1 atm. Vergeet niet de druk in te vullen in Pa en de temperatuur in K.

[Ronnie_CF]

Edit: net te laat.

Excuses .

Als er geen gegevens zijn kan of mag je meestal aanemen dat het atmosfeerdruk betreft, zijnde 101325 Pascal (dat staat mss ergens in een kadertje boven de oefeningen ofzo: neem aan dat het standaardconditites betreft bvb). De massa kan je bepalen uit het aantal mol en uit het volume van je ballon of de atmosfeer voor het omgevingsgas (ja kan uitrekeken hoeveel mol er zit in een volume van 1m³. Via de percentages van de lucht samenstelling kan je dan de dichtheid van de atmosfeer berekeken). Gewoon een beetje prutsen, dan zal je er wel komen denk ik.

EDIT: ieder op toer is niks te veel Marjanne .

[Marjanne]

En nu was ik net iets eerder...

[Hero bartel]

Hartelijk dank voor dit snelle antwoord!!

[rwwh]

Mijn mening: als je het totale volume en het leeggewicht van de ballon niet weet hoef je ook de druk er niet bij te betrekken. Het gaat dan uitsluitend nog om de vraag of de dichtheid van het vulgas kleiner dan of groter dan de dichtheid van de buitenlucht is.

[Lewis95]

Volgens mij is het de bedoeling in die oefening dat je het berekent en niet beredeneert, dus ik heb het eens proberen uit te werken...

Volgens de algemene gaswet geldt: p.V = n.R.T = (m/M).R.T => (p.M)/(R.T) = m/V = ρ (1)

100°C = 373K;

R = 0,082 (L.atm)/(mol.K) = 8,31J/(K.mol)

M(NH₃) = 14,01 + 3.1,01 = 17,04 g/mol

we werken in buitenlucht, onder normale druk, dus p = 1atm = 1013hPa

Als we alle gegevens over NH₃ invullen in "(m/M).R.T" krijgen we een dichtheid van 0,56 g/l

M_lucht = 0,8.M(NO₂) + 0,2M(O2) = 43,208 g/mol

ρ_lucht = ... = 1,93 g/l (opnieuw invullen in (1))

ρ(NH3)/ρ(lucht) < 1 dus de ballon zweeft!

[Jan van de Velde]

Opmerking moderator

verplaatst naar het natuurkundeforum

M_lucht = 0,8.M(NO₂) + 0,2M(O2) = 43,208 g/mol

ρ_lucht = ... = 1,93 g/l (opnieuw invullen in (1))

Lucht bestaat niet voor 80% uit stikstofdioxide

[Benm]

Het gaat dan uitsluitend nog om de vraag of de dichtheid van het vulgas kleiner dan of groter dan de dichtheid van de buitenlucht is.

Inderdaad, en gezien pV = nRT hoef je het niet uit te rekenen ook, je kunt gewoon naar de molmassa's kijken. N2 heeft een molmassa van 28, O2 van 32, maar NH3 van slechts 17. Ammoniak stijgt dus in iedere atmosfeer die uit N2 en/of O2 bestaat, en in NO2 (molmassa 46) al helemaal.

[Lewis95]

Lucht bestaat niet voor 80% uit stikstofdioxide

dat weet ik, maar dat staat wel in de opgave die wij van een professor kregen. Het is louter hypothetisch!

[Jan van de Velde]

raar hypothetisch geval

..//..

we werken in buitenlucht, onder normale druk, dus p = 1atm = 1013hPa

..//..

buitenlucht met een normale druk van 1013 hPa, toch 80% stikstofdioxide.

[Benm]

Tja, als het zo in de opgave staat dat moet je het ermee doen vrees ik... maar gezien de relatieve molmassa's maakt het niet uit of het nou 80% N2 of 80% NO2 is. De temperatuur en druk maken ook niets uit zolang alle stoffen gasvorming blijven - je mag gewoon molmassa's van de gassen vergelijken om tot een correcte relatieve dichtheid te komen.