Springen naar inhoud

Hoe hoog moet het pakje boter?


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Dkakebeeke

    Dkakebeeke


  • >25 berichten
  • 58 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 25 november 2005 - 23:20

Goedenavond!

Metaforen zijn nogal belangrijk in de wetenschap. Niemand begrijpt de kwantummechanica, maar het atoommodel gaat heel erg goed. Dat komt omdat een bolletje meer associaties oproept dan een eigenwaarde.
Zelf ben ik ook een groot fan van visualiseren en voorbeelden bedenken, om de zoveelste ongrijpbare formule met 3 integralen enigszins inhoud te geven.

Daarom wederom een basisfeitje dat ik heb geleerd in mijn eerste college organische chemie en me altijd al dwarszat. Eerst een kleine inleiding:
De organisch hoogleraar was de eerste hoogleraar die ik ontmoette en hij maakte een vrij duidelijke indruk van iemand die begreep waar hij mee bezig was. De man had een absolute hekel aan mensen die niet zelf konden nadenken en weigerden basisfeitjes te 'stampen'. De standaardrespons op een vraag was dan ook altijd: ' Denk nou eens na! Teken het nou eens gewoon!'
Wat er bij mij ontbrak aan enige liefde voor hem, werd opgevuld door respect. Hoe dan ook, het eerste college maakte hij al duidelijk dat basiskennis belangrijk is om de dingen te begrijpen. Zo vertelde hij met afgrijzen hoe hij een masterstudent bij zijn eindpresentatie vroeg wat de bindingssterkte van een simpele C-C verbinding was: dit wist hij niet.
Het verhaal heeft de nodige indruk achtergelaten en me het doel gesteld dingen ook echt proberen te begrijpen en in context te zien.


Goed, genoeg gezeik (Ja sorry, het stormt buiten en ik heb weinig anders te doen). Zonder mij is het al nat genoeg op het moment.

De bindingssterkte van een C-C verbinding is ongeveer 400 kJ. Dat heb ik altijd trouw onthouden na desbetreffend college. Maar! ... waar is de context! Wat is 400 kJ? Hoe kom ik eraan, wat doe ik ermee?
Kortom: wat betekent het in de praktijk? Met welk praktisch voorbeeld kun je een dergelijke sterkte vergelijken?

Een studiegenoot heeft ooit uitgerekend dat 4 J neerkomt op een pakje boter (500 g.) een meter optillen.
1 J = 1 N.m
1 N = 1 kg. m/s2
=> 1 J = 1 kg . m2/s2
...
Het idee moge duidelijk zijn: Ik wil Joule omrekenen naar eenheden die we allemaal begrijpen en vatbaar zijn, zoals kilogram, meter, seconde etc.
Mij lukt dat niet, want ik vind 1 kg . m2/s2 met nog steeds weinig zinnigs zeggen.
Ik weet niet meer hoe mijn studiegenoot op het pakje boter wist te komen, dus vraag ik het nu aan jullie!

Hoe ver moet ik mijn pakje boter optillen om de binding tussen twee C-atomen te verbreken?

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Roytje

    Roytje


  • >250 berichten
  • 328 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 26 november 2005 - 00:28

De bindingssterkte van een C-C verbinding is ongeveer 400 kJ

4 J neerkomt op een pakje boter (500 g.) een meter optillen.

Hoe ver moet ik mijn pakje boter optillen om de binding tussen twee C-atomen te verbreken?

4 joule = 1 meter optillen
400.000 joule = 100.000 meter optillen?

#3

DrQuico

    DrQuico


  • >1k berichten
  • 2952 berichten
  • VIP

Geplaatst op 26 november 2005 - 00:46

Die 400 is natuurlijk wel per mol, dus 400 kJ/mol (al dacht ik dat het eerder in de buurt van 370 kJ/mol ligt...).

Om die energie een beetje 'zichtbaar' te maken kun je dit omrekenen naar calorieën. Eén calorie is de energie die nodig is om 1 g water 1 °C in temperatuur te verhogen.

1 calorie is 4.186 J, dus 400 kJ is 95000 calorieën. 1 mol is 6.02 x 1023 bindingen, dus per binding heb je 1.6 x 10-19 calorieën nodig.
Met deze energie kun je dus 1 g water 1.6 x 10-19 °C in temperatuur verhogen of kun je 1.6 x 10-19 g water 1 °C in temperatuur te verhogen.

Dat is dus niet zo veel

#4

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 26 november 2005 - 08:23

1 J = 1 Nm. Op aarde weegt ca. 100 gram materiaal ca. 1 N. Een normaal pakje boter weegt 250 gram.... 4J tilt dat dus 1,6 meter op.

400kJ/mol = 6.6x10-19 J = 6.6x10-19 Nm ~ 1 gram op aarde 6.6x10-14 millimeter optillen....

Misschien kun je beter rekenen met het gewicht van de twee C atomen: 1 C atoom weegt 12 atomaire eenheden, 2 C atomen dus 4x10-23 gram. Die kun je met de energie van de binding dus ca. 1500 km optillen.....

#5

Beryllium

    Beryllium


  • >5k berichten
  • 6314 berichten
  • Minicursusauteur

Geplaatst op 26 november 2005 - 10:26

Die kun je met de energie van de binding dus ca. 1500 km optillen.....

En om helemaal correct te zijn: waarschijnlijk méér dan 1500 km, aangezien de invloed van de zwaartekracht die je overwint met die energietoevoeging naarmate je hoger komt afneemt.
You can't possibly be a scientist if you mind people thinking that you're a fool. (Douglas Adams)

#6

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 26 november 2005 - 11:10

Spijkers op laag water! Gm1m2/r waarbij r toeneemt van 6300 tot 7800 km, dat valt binnen mijn rekennauwkeurigheid.

Overigens nog even om te relativeren: 10-14 mm is ongeveer een tienmiljoenste van de diameter van een atoom.

#7

Dkakebeeke

    Dkakebeeke


  • >25 berichten
  • 58 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 26 november 2005 - 12:32

8-[ Da's inderdaad niet zo heel veel
Nog een geluk dat het een ander 'soort' energie is, anders zou alleen lopen al voor flink wat onaangename reacties zorgen... :)

Even wat meer ontopic: Mijn probleem lag (en ligt) voornamelijk in het maalteken bij 1 N.m
Als er zou staan 1 N/m zou ik het direct begrijpen en weten dat iets dus 1N per meter kost (om op te tillen, of te verplaatsten o.id.). Het deelteken zou je taalkundig dus kunnen vervangen door 'per' : 1 N/m = 1 N per m

Ik zie niet direct in dat 1 N.m zegt: verplaats 1 N , 1 m. Maar dat is dus wel zo? En door welk woordje zou je het maalteken het best kunnen vervangen?

P.s. Als ik tijd over heb ga ik met deze nieuwe kennis eens uitrekenen wat voor punch verschillende golflengtes licht nu hebben. Kijken of er equivalenten zijn met bijv. een trein die met 120 km/h tegen iets aanramt (lasers moet dat onderhand toch wel lukken lijkt me, ik dacht dat de wat krachtigere lasers qua Watt tegenwoordig equivalent zijn aan een kleine kerncentrale.. simpelweg omdat er nog wat energie geleverd moet worden op picoseconde-schaal en dan wordt je energie per seconde vanzelf flink hoog)

#8

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 26 november 2005 - 21:18

1 J = 1 N.m, dat wil dus zeggen 1 N = 1 J/m ofwel het kost 1 joule per meter om 1 N kracht te leveren. 1 N/m is iets heel anders, dat zou de veerkonstante van een veer kunnen zijn: de kracht die je nodig hebt om deze veer uit te trekken is 1 Newton per meter.

N.m wordt uitgesproken als "Newtonmeter". Dat maalteken wil zeggen dat het verdubbelen van het één equivalent is aan het verdubbelen van het ander dus:

1 N . 2m = 2N . 1m = 2 Nm = 2J

Ofwel 1N kracht leveren voor 2 meter is evenveel energie als 2N kracht leveren voor 1 meter, namelijk 2 Newtonmeter ofwel 2J

Maaltekens komen veel vaker voor in eenheden, hoor! Via F = m.a kom je ook tot 1 N = 1 kg m/s2 (kilogram meter per seconde kwadraat).

#9

Fuzzwood

    Fuzzwood


  • >5k berichten
  • 11101 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 26 november 2005 - 21:21

Mooi, nu vat ik het ook 8-[

Veranderd door FsWd, 26 november 2005 - 21:22


#10

Dkakebeeke

    Dkakebeeke


  • >25 berichten
  • 58 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 26 november 2005 - 21:32

Maaltekens komen veel vaker voor in eenheden, hoor!

... echt waar? 8-[


Ik begrijp de wiskunde erachter en ook het omrekenen, verder is het feit dat maaltekens vrij vaak gebruikt worden me ook niet ontgaan Geplaatste afbeelding

Waar ik op doelde was de interpretatie ervan.
In het volstrekt theoretische geval dat de formule 1 N/m was geweest, had ik de interpretatie wel begrepen omdat ik dat voor mezelf kan vertalen naar 'het kost 1 N per afgelegde meter'.

Het probleem ligt er bij mij in dat ik 1 N.m minder makkelijk te interpreteren vind (i.e. om te zetten in een kwalitatieve beschrijving).
Zo zag ik niet direct in (nu wel) dat -zoals je al eerder schreef- 1 J = 1 N.m kwalitatief omschreven aangeeft dat het je met 1 Joule lukt om 1 Newton, 1 meter te verplaatsen.
De reden dat ik dat niet meteen inzag is dat ik geen kwalitatieve omschrijving voor het maalteken heb.

De kwalitatieve omschrijving van het deelteken is mijns inziens 'per'.

Ik vroeg me nu dus af wat de kwalitatieve omschrijving van het maalteken is. Persoonlijk zou ik nu grofweg voor 'en' kiezen: 1J = 1 N.m betekent dan: iets met 1 Newton doen en 1 meter (verplaatsen), oftewel: 1 Newton (x) 1 meter verplaatsen kost (=) 1 J.

Veranderd door Dkakebeeke, 26 november 2005 - 21:37


#11

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 26 november 2005 - 22:21

Wat ik bedoelde is dat je het "per" eruit kunt halen: 1 J = 1 N.m ---> 1 N = 1 J/m

Dus het is: als je 1 Joule per meter kwijt bent, is de kracht 1 N.

#12

Dkakebeeke

    Dkakebeeke


  • >25 berichten
  • 58 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 26 november 2005 - 23:18

Dat is inderdaad waar en creatief 8-[
Blijft de vraag op welke manier je het maalteken kwalitatief beschrijft .. op welke manier zou jij het interpreteren ? (zonder omschrijven dus)

EDIT: heh, en daarmee bedoel ik dus dat je de formule niet anders opschrijft. Ik wil juist wel dat je de formule omschrijft als in woorden vertellen wat de getallen betekenen.... ingewikkeld :)

Veranderd door Dkakebeeke, 26 november 2005 - 23:34


#13

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 27 november 2005 - 07:40

Hoe zou je dat zelf doen bij de eenheid "vierkante meter"? Die is toch m.m, ofwel lengte.breedte? Het oppervlak neemt evenredig toe met de lengte zowel als de breedte.

De arbeidsenergie is evenredig met zowel de kracht als de afstand?

#14

Dkakebeeke

    Dkakebeeke


  • >25 berichten
  • 58 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 27 november 2005 - 15:10

Ah!, Daar zocht ik naar: evenredig met lijkt me een hele goede vertaling van het maalteken. Dankjewel! 8-[

#15

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 27 november 2005 - 18:50

8-[ weet je dat zeker? Ik zette dat in de plaats van het = teken!





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures