Springen naar inhoud

Ballonnetje met CO2


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Does

    Does


  • 0 - 25 berichten
  • 25 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 28 november 2005 - 17:23

Misschien meer natuurkunde dan scheikunde, maar toch het volgende. Om het verschil in gewicht van gassen te demonstreren laat ik een ballon opblazen en vul ik er een met CO2.
De kids zijn niet meer tot werken te motiveren zolang er ballonnen in de klas zijn dus die leg ik in mijn kabinet. Het CO2 ballonnetje is altijd eerder slap dan de luchtgevulde ballon. Een CO2 molecuul is groter dan een O2 en een N2 molecuul. Ik snap dus niet waarom die grotere moleculen sneller door het ballonvlies gaan dan de kleinere.

rwwh: Gebruik sub- en superscript aub! Bekijk de helpfunctie hoe sub- en superscript te gebruiken.

Veranderd door rwwh, 28 november 2005 - 17:34


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

#2

Dkakebeeke

    Dkakebeeke


  • >25 berichten
  • 58 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 28 november 2005 - 18:24

Ik weet wel een origineel antwoord, of het juist is is een tweede:

Samenstelling lucht:
Stikstof (N2) 78.09%

Zuurstof (O2) 20.94%

Argon (Ar) 0.93%

Koolstofdioxide (CO2) 0.03%

Neon (Ne) 0.0018%
Helium (He) 0.00052%
Methaan (CH2) 0.00022%
Krypton (Kr) 0.00010%
Distikstofoxide (N2O) 0.00010%
Waterstof (H2) 0.00005%
Xenon (Xe) 0.00008%

Goed, stel we vullen een ballon met lucht --> overdruk in de ballon

en een ballon met CO2 --> overdruk in de ballon
Maar!
Bij de CO2 speelt er meer mee! Er is namelijk niet alleen overdruk maar ook nog eens een groot concentratieverschil tussen de CO2 in de ballon en buiten de ballon (lucht): namelijk zo'n 100 volume% tegen 0.03 volume%
De ballon gevuld met lucht heeft dus alleen een 'normaal' drukverschil (maar ongeveer gelijke relatieve concentraties van componenten binnen en buiten de ballon), terwijl de CO2-ballon bovenop deze druk nog eens een extra osmotische gasdruk heeft.

ik heb geen idee of je het begrip osmotisch bij gassen mag gebruiken, maar jullie begrijpen hopelijk het punt

Verder zit er dus ook veel meer stikstof en zuurstof buiten de CO2-ballon dan binnenin. Je hebt dus CO2 dat via osmotische druk graag naar buiten wil en stikstof en zuurstof die via eenzelfde soort osmotische druk heel graag naar binnen willen.

Je hebt bij de CO2-ballon dus ook nog eens zuurstof- en stikstofmoleculen die naar binnen gaan en de CO2 eruitduwen!!

Samengevat:
Luchtballon = 'gewone' overdruk (weinig extra osmotische druk)
CO2ballon = 'gewone' overdruk + osmotische CO2druk + zuurstof en stikstof die via osmotische druk de ballon snel ingaan en de CO2 naar buiten drukken

Blijkbaar is deze extra druk genoeg om de CO2 sneller naar buiten te bonjouren

Veranderd door Dkakebeeke, 28 november 2005 - 18:27


#3

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 28 november 2005 - 18:42

Heel leuke theorie waar wel wat in maar helaas betekent dit natuurlijk ook dat de stikstof en zuurstof netto naar binnen zullen migreren!

#4

Does

    Does


  • 0 - 25 berichten
  • 25 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 28 november 2005 - 18:48

juist rwwh, dat wilde ik net typen, dan zou het ballonnetje niet leger moeten worden. Alle gassen hebben hetzelfde volume bij temp en druk.
Dat sub en sup moet ik nog uitvogelen, ik vind CO2 met een klein tweetje ook mooier.
Kan het zijn dat mijn Macintosh computer dat niet ondersteund?

#5

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 28 november 2005 - 18:59

Over de formatting: Als je in je tekst gewoon typt wat je wilt, kun je later de 2 beetpakken, en op de "SUB" knop drukken boven de tekst.

#6

Dkakebeeke

    Dkakebeeke


  • >25 berichten
  • 58 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 28 november 2005 - 19:15

Heel leuke theorie waar wel wat in maar helaas betekent dit natuurlijk ook dat de stikstof en zuurstof netto naar binnen zullen migreren!

Yep Geplaatste afbeelding

Ik hoop er een beetje op dat de netto influx de druk binnen in de ballon instantaan zoveel groter maakt, dat er een grotere uitstroom is. De nettoreactie is dan 'leeglopen' met een 'vollopen' intermediate 8-[

Een andere theorie zou zijn dat de flux naar binnen en naar buiten niet vergelijkbaar zijn:
De flux naar buiten toe gaat namelijk van hoge druk naar lage druk en van hoge 'osmotische' druk naar lage 'osmitische' druk. De krachtvectoren wijzen dus dezelfde richting op.

De flux naar binnen toe moet tegen een hogere druk 'opvechten', aangezien de krachvectoren van hoge druk --> lage druk en hoog osmotisch --> laag osmotisch hier tegenovergesteld zijn.

Oftewel: De krachtvector naar buiten blijft sterker dan de krachtvector naar binnen Geplaatste afbeelding

Veranderd door Dkakebeeke, 28 november 2005 - 19:16


#7

Beryllium

    Beryllium


  • >5k berichten
  • 6314 berichten
  • Minicursusauteur

Geplaatst op 28 november 2005 - 19:19

Eigenlijk is dit wel een raar effect.
Zou het niet zo kunnen zijn dat het materiaal van de ballon, zal wel een polymeer zijn, permeabel is voor CO2 maar niet voor bijvoorbeeld stik- of zuurstof?
You can't possibly be a scientist if you mind people thinking that you're a fool. (Douglas Adams)

#8

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 28 november 2005 - 22:06

Ja daar heb ik ook over gedacht, maar waarom? Die polymeren zullen een soort rubber zijn: niet volledig gestrekte polymeerketens die een beetje langs elkaar kunnen glijden voor de rek. En de polariteit van stikstof, zuurstof en kooldioxide is alledrie even groot.

Het deed me ook een beetje denken aan de actie van garagebedrijven die nu aanbieden om banden met stikstof te vullen. Daarbij zeggen ze dat dat minder snel uit de band ontwijkt dan normale lucht..... Zou dit een typisch stikstofeffect zijn dat voor 80% ook voor lucht geldt?

#9

Napoleon1981

    Napoleon1981


  • >1k berichten
  • 2399 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 29 november 2005 - 01:05

hier zegt men dat zuurstof 4x zo snel door een band migreerd als stikstof. Nu is dus de vraag: waarom gaat zuurstof zoveel gemakkelijker door een band/ballon als stikstof.

Ik zie alleen maar overeenkomsten tussen beide moleculen

O2 en N2 zijn beide starre moleculen.
Beide moleculen zijn even groot (nagenoeg) en als er 1 groter en dus moeilijker zou migreren dan is het wel het zuurstof molecuul.
Beide moleculen hebben geen dipoolmoment.

Wat mij verbaast is dat het niet zomaar even met google te vinden is, zijn we de eerste die ons hier over verbasen? Kan het me haast niet voorstellen 8-[

#10

Beryllium

    Beryllium


  • >5k berichten
  • 6314 berichten
  • Minicursusauteur

Geplaatst op 29 november 2005 - 08:36

Het enige fysische verschil wat ik tussen zuurstof en stikstof kan bedenken is dat zuurstof paramagnetisch is en stikstof diamagnetisch. Maar eerlijk gezegd lijkt het me sterk dat dat op moleculair niveau een significant effect op de interactie met het ballonpolymeer kan hebben.
You can't possibly be a scientist if you mind people thinking that you're a fool. (Douglas Adams)

#11

Luders

    Luders


  • >100 berichten
  • 218 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 29 november 2005 - 08:49

Kan dit verschijnsel niets te maken hebben, met het afkoelen van de gassen. => Dat CO2 makkerlijker afkoelt c.q. krimpt dan het luchtgasmengsel.

Groetjes Luders

#12

woelen

    woelen


  • >1k berichten
  • 3145 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 29 november 2005 - 09:41

Ja daar heb ik ook over gedacht, maar waarom? Die polymeren zullen een soort rubber zijn: niet volledig gestrekte polymeerketens die een beetje langs elkaar kunnen glijden voor de rek. En de polariteit van stikstof, zuurstof en kooldioxide is alledrie even groot.

Het deed me ook een beetje denken aan de actie van garagebedrijven die nu aanbieden om banden met stikstof te vullen. Daarbij zeggen ze dat dat minder snel uit de band ontwijkt dan normale lucht..... Zou dit een typisch stikstofeffect zijn dat voor 80% ook voor lucht geldt?

Volgens mij is dat verhaal van stikstofgevulde banden pure lariekoek. Het gaat slecht in de autobranche en dan moet er weer iets nieuws bedacht worden om geld aan te verdienen.

Het zal geen kwaad doen aan de banden, maar het levert naar mijn idee ook niets op. Ik zal in ieder geval daar geen geld aan uitgeven 8-[ .

#13

Jorim

    Jorim


  • >5k berichten
  • 5075 berichten
  • Beheer

Geplaatst op 29 november 2005 - 10:32

Als je een ballon vult met CO2 gas uit een fles is die dan niet heel erg droog waardoor de ballon 'uitdroogt' en dus sneller lucht door gaat laten? Als je hem zelf opblaast komt er toch heel wat vocht mee...

Het is maar een idee 8-[

#14

Dual

    Dual


  • >100 berichten
  • 161 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 29 november 2005 - 11:10

De permeabiliteit van de gassen heeft o.a. te maken met de oplosbaarheid van die gassen in het polymeer, daar is helaas vaak weinig over te zeggen. Als we het vergelijken met water daar lossen zuurstof en CO2 goed in op en N2 veel minder. Dit soort verschillen zullen ook wel optreden bij poly-isopreen (natuur rubber) en daardoor zal de permeabiliteit sterk verschillen:
O2: 17,6 (de eenheid laat ik maar even weg)
CO2: 115
Het echte waarom dit verschil er is weet ik ook niet.
Als je ballon uitdroogd zou die meer kristallijn worden waardoor de perm. minder zou worden.
Vocht zou juist als weekmaker kunnen optreden.
Autobande zijn van polybutadieen en hebben inderdaad een verschil perm. voor O2 en N2 resp. 14,3 en 4,8 dus de claim dat je banden langer op druk blijven zou best wel kunnen.

#15

Bernhard_CF

    Bernhard_CF


  • >25 berichten
  • 52 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 29 november 2005 - 13:05

De permeatie van een stof door een kunststof wordt in steady-state toestand vaak beschreven door Q = P x ΔP/d

met P = permeatieconstante, het product van de oplosbaarheidconstante S en diffusiecoŽfficiŽnt D,
ΔP = dampspanningsgradient over het materiaal
d = de dikte van het materiaal).

Voor veel rubbermaterialen (bv. NBR, Butyl, Natuurrubber, SBR) is de P van CO2 veel groter dan van N2. In denk inderdaad door de verschillen in oplosbaarheid.
In autobanden wordt volgens mij de "lucht'dichtheid bepaald door de liner van butylrubber aan de binnenzijde van de band. Butylrubber (zelfde als in fietsbanden) is verreweg het minst doorlaatbaar.
Enkele getallen voor de P bij 25įC uit een totaal andere/oude bron voor rubbermaterialen (lijkt me onverdachte hoek): CO2:4,2, O2: 0,9, N2: 0,2, lucht: 0,3.
Dus vullen met stikstof zou best wel eens wat kunnen helpen.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures