Joomla Free Template by FatCow Hosting

Dichtheid demo met hydrometer (= density-meter)

Hoofdcategorie: experiments Categorie: Dichtheid (soortelijke massa) Gepubliceerd: donderdag 24 september 2015
Ster inactiefSter inactiefSter inactiefSter inactiefSter inactief
 
antieke hydrometer

Een hydrometer (= density-meter) is een dobber met schaal­verdeling in de top zodat je kunt uitlezen hoe diep de dobber in de vloeistof zakt.

Niveau

:

Mavo 2/3/4, Havo 2/3, VWO 2/3

Doel

:

Laten zien dat zout water een hogere dichtheid heeft en dus meer drijfvermogen heeft dan zoet water.

Nodig

:

  • 2x hydrometer (1 kan ook)
  • 2x hittebestendige hoog maatglas
  • suiker (of zout)
  • waterkoker + water
  • trechter
  • lange smalle roerstok
  • knijper (om hete hydrometer mee vast te kunnen pakken)
  • 2x schoteltjes voor het overstromende water
  • massieve perspex staaf

Links

:

 

Suikerwater is zwaarder dan gewoon water en heeft daarom meer drijfvermogen. Een dobber zal dus hoger boven het suikerwater uitsteken dan boven gewoon water. Daar maakt deze demo gebruik van. 

Een hydrometer is geen gewone dobber, maar een dobber met een speciale schaalverdeling in de top waarmee je de dichtheid van de vloeistof waarin de dobber drijft, direct kunt uitlezen.

hydrometer hydrometer2 n

Demonstratie:

  • Vul beide waterkokers met kokend wateren laat de hydrometers er in zakken. ls je twee identieke hydrometers hebt, zakken beiden even ver in het water. Er zal wat water over stromen. Geen punt, want dat komt op je schoteltjes terecht. 
  • De leerlingen zien dat beide hydrometers even ver boven de vloeistof (en maatglas) uit steken.
  • Verwijder één van de hydrometers uit zijn maatglas. Schud wat water weg uit dit maatglas en gooi er een flinke schep suiker in. Even roeren met de roerstok en de suiker zal makkelijk oplossen omdat het water heet is.
  • Laat de hydrometer weer in dit maatglas zakken zodat het maatglas opnieuw overstroomt. Deze keer echter, blijft de hydrometer veel verder boven het maatglas uitsteken en lees je een veel hogere dichtheid uit.

Zo kun je dus laten zien:

  • dat suikerwater een aanmerkelijk hogere dichtheid heeft dan gewoon water
  • dat het drijfvermogen in een vloeistof met hogere dichtheid groter is dan in een vloeistof met lagere dichtheid

Helaas beschikken wij enkel over hydrometers waarbij de dichtheid begint vanaf 1000 gram per liter. De hydrometers uit de brouwerij-wereld, beginnen bij een lagere dichtheid. Daarmee kun je bijvoorbeeld ook spiritus gebruiken als 2e vloeistof en dan hoef je geen water te koken, suiker te mengen enz. Hoewel: zien hoe je de dichtheid van water kunt beïnvloeden door er suiker bij te doen... is best leerzaam! En: je kan makkelijk een voorwerp laten zweven!!!

Zweven:

Perspex heeft een soortelijke massa van 1,2 g/cm3. Nadat we een flinke hoeveelheid suiker bij het water hadden gedaan, geroerd en opgelost, staken we de hydrometer weer in het maatglas. De hydrometer gaf daarbij een dichtheid aan van 1,08 g/cm3. Dat viel ons tegen, want we hoopten genoeg suiker in het water op te kunnen lossen om het perspex te laten drijven. We vroegen de leerlingen alsnog om te voorstellen of het perspex zou blijven drijven, zinken of zweven. Op dat moment stond op het bord:

  • ρwater=1,0 gram/cm3
  • ρsuikerwater=1,08 gram/cm3
  • ρperspex=1,2 gram/cm3

Ondanks deze info koos 30% van de leerlingen voor zweven (waarschijnlijk omdat ze dat antwoord het leukst vonden) en zij kregen warempel gelijk. De dichtheid in de suikerwater-kolom is niet constant. Onderin is het suikergehalte veel hoger dan bovenin. De dichtheid onderin is dus aanmerkelijk hoger dan de dichtheid bovenin, waar de hydrometer drijft. Deze uitkomst zagen we zelf niet aankomen. Het perspex bleef dus zweven op een hoogte waar de dichtheid van het suikerwater gelijk is aan die van het perspex.

NB: bij herhaling van de proef later op de dag, zonk het perspex in het suikerwater alsnog naar de bodem. Oorzaak onbekend. Om de voorspelbaarheid te vergroten heb ik daarom van een plastic reageerbuis-met-dop en wat loodkorrels een dobber gemaakt die zinkt in gewoon water, maar zweeft in het suikerwater. De soortelijke massa van die reageerbuis is dus net wat minder dan die van perspex.

zuurwegerToepassing van hydrometers in de praktijk

Toepassing van hydrometer in autogarages:

In de praktijk worden hydrometers dagelijks gebruikt in autogarages voor het "wegen van accuzuur". Een zuurweger is een apparaatje waarmee het soortelijk gewicht van het accuzuur vastgesteld kan worden. Van een volledig geladen accu is het soortelijk gewicht (dichtheid) van het zuur 1,28 kg/l. Wanneer de accu ontladen wordt, worden sulfaationen uit het elektrolyt onttrokken waardoor de dichtheid afneemt tot 1,12 kg/l. De accu is "leeg".

Toepassing van hydrometer in bierbrouwerijen:

Bierbrouwerijen gebruiken hydrometers om het suikergehalte en daarmee indirect het alcoholpercentage te bepalen. De dichtheid van het brouwsel is daarbij een maat voor het suikergehalte en het suikergehalte is een maat voor het alcoholpercentage.

 

Vloeistof met een hogere soortelijke massa

Om je densitymeter te kunnen demonstreren heb je een vloeistof nodig die qua dichtheid duidelijk hoger of lager is dan die van water. Wij gebruiken daarvoor een koelmiddel op basis van Ethyleen Glycol.

hydrometer koelmiddel 1 hydrometer koelmiddel 2


 

Hits: 5204
Plaats reactie


Beveiligingscode
Vernieuwen

Andere websites

Helaas, ik heb het ei van Columbus niet uitgevonden. Er zijn meer websites als PhysicsExperiments.org:

Doel

Physicsexperiments.org wil docenten en TOA's Natuurkunde inspireren. Physicsexperiments.org is een verzameling Natuur­kunde Experimenten. Welk experiment, simpel of gecompliceerd, verdient aandacht.

Vind je mijn initiatief positief en wil je een bijdrage leveren? Graag!!! Ik sta altijd open voor nieuwe ideeën, voor verbeteringen, aanvullingen en hulp bij vertaling.

Je collega-TOA