sleutelbegrippen
fysica
weer
lucht
Atmosferische druk

Inleiding
hebt u ooit een weersvoorspelling op TV gezien? Als dat zo is, heb je misschien gemerkt dat de letters “H” en “L” bewegen op de weerkaart. Ze worden vaak aangeduid als zones van “hoge druk” (H) en” lage druk ” (L). De druk waar ze het over hebben is de atmosferische druk. Veranderingen in de luchtdruk kunnen kortetermijnveranderingen in het weer voorspellen. Maar hoe weet je of de luchtdruk verandert—of hoog of laag is? Wetenschappers hebben een barometer ontwikkeld die de atmosferische druk kan meten. In deze activiteit ontdekt u hoe een barometer werkt door er zelf een te bouwen!

Achtergrond
aarde is omgeven door een laag lucht die de atmosfeer wordt genoemd. De atmosfeer is ongeveer 300 mijl dik, en het grootste deel ervan ligt binnen 10 mijl van het aardoppervlak. De lucht bestaat uit gasmoleculen zoals stikstof, zuurstof en kooldioxide. Al deze moleculen drukken op de aarde, en deze druk wordt luchtdruk of Atmosferische druk genoemd.

Het zal je misschien verbazen dat lucht een gewicht heeft, hoewel je het niet voelt. We zijn zo geëvolueerd dat de druk in ons lichaam overeenkomt met de externe atmosferische druk. Jullie zijn echter in staat om veranderingen in de atmosferische druk te voelen. Als je bijvoorbeeld in een vliegtuig vliegt, kunnen je oren pijn gaan doen. Dit komt omdat op grote hoogte uw interne druk groter is dan de externe druk. Alleen als je beide druk balanceert door je oren te laten “knallen” zullen ze stoppen met pijn doen.

de atmosferische druk is het hoogst op zeeniveau en neemt af wanneer je omhoog gaat in de atmosfeer. Op zeeniveau varieert de normale luchtdruk van 800 tot 1050 millibar. Op de top van de Mount Everest is de luchtdruk ongeveer 30 procent lager! De luchtdruk verandert met de hoogte en met de temperatuur. Warme lucht, die minder dicht is, stijgt en resulteert in een lagere luchtdruk. Wanneer het stijgt koelt het af en verandert in waterdamp, die vervolgens condenseert in vloeistof. Dit leidt tot wolkenvorming en regen. Lage druk wordt daarom over het algemeen geassocieerd met bewolkt en regenachtig weer. Aan de andere kant, hoge dichtheid koude lucht resulteert in een verhoogde luchtdruk. Als koude lucht zinkt droogt het, waardoor warme en droge weersomstandigheden in hoge drukzones.

nu we weten hoe luchtdruk kan helpen het weer te voorspellen, moeten we nog uitzoeken hoe we luchtdruk kunnen meten. Hiervoor hebben wetenschappers de barometer ontwikkeld. Er bestaan veel verschillende soorten barometers. Een daarvan is de barometer op waterbasis: het water wordt afgesloten in een glazen container met een smalle tuit die de buitenkant met de binnenkant verbindt. Wanneer de buitenluchtdruk toeneemt, duwt deze op het water in de tuit, wat resulteert in een waterpeildaling. Wanneer er minder lucht (lagere luchtdruk) op het water in de tuit drukt, stijgt het waterniveau. In deze activiteit bouw je een variatie op deze barometer. Denk je dat het het weer van morgen kan voorspellen?

Materials

• Heat-resistant glass jar
• Rubber band that fits around the mouth of the glass jar
• Balloon
• Wooden skewer
• Scissors
• Tape
• Paper
• Pen
• Three bowls
• Tap water (hot and cold)
• Ice cubes
• Paper handdoeken

voorbereiding

• snij de opening van de ballon af en gooi deze weg, rek het resterende ballonstuk rond de opening van de glazen pot en wikkel deze stevig in.
• bevestig de ballon met het elastiekje aan de pot.
• plak het uiteinde van de houten spies plat op de bovenkant van de ballon met de puntige punt die van de pot wijst.
• vul de eerste kom met water op kamertemperatuur, de tweede kom met heet leidingwater (wees voorzichtig met warm water, en heb zo nodig hulp voor volwassenen) en de derde kom met ijswater.
• Plaats uw barometer dicht bij een muur met de spies evenwijdig aan de muur.
• plak een stuk papier achter de barometer op de muur.
• teken een lijn op het papier die lijnt met de punt van de spies.
• markeer de positie waar de barometer wordt geplaatst. U zult het later tijdens de activiteit op dezelfde plek moeten plaatsen.

Procedure

• neem de barometer en plaats de glazen pot in de kom met warm water. Het water mag niet verder reiken dan het elastiekje. Wat zie je aan de barometer? Zie je veranderingen? Zo ja, wat voor veranderingen?
• neem na één minuut de barometer uit het water, droog hem snel af en plaats hem op dezelfde plek dicht bij de muur waar u het papier hebt bevestigd. Maak nog een lijn op het papier, zodat het lijnt met de puntige punt van de spies. Waar wijst de tip nu naar toe? Hoe veranderde de barometer?
• plaats de barometer in de kom met water op kamertemperatuur. Kijk opnieuw wat er gebeurt. Bewaar het ongeveer 10 minuten in de kom. Hoe ziet de barometer er na 10 minuten anders uit dan voorheen?
• plaats na 10 minuten de barometer weer op zijn plaats bij de wand en maak een nieuwe lijn op het papier waar de spies naar wijst. Wat valt je deze keer op?
• plaats vervolgens de barometer in de kom met ijswater gedurende ongeveer een minuut. Wat gebeurt er met de barometer in het ijswater? Welke verschillen merk je?
• plaats de barometer opnieuw voor uw papierdiagram en maak een andere lijn waar de spiespunt naar wijst. Kunt u uw observaties uitleggen?
• plaats de barometer met water op kamertemperatuur in de kom en herhaal de stappen nogmaals. Waar wijst de spies tip naar deze keer? Waarom?
• Extra: Herhaal uw tests met verschillende watertemperaturen. Hoe veranderen uw resultaten met andere watertemperaturen?
• Extra: neem uw barometer buiten om de atmosferische druk te meten. Teken een schaal die eruit ziet als een liniaal op een ander stuk papier. Plaats vervolgens de kaart naast de barometer, zodat de middelste lijn in lijn is met de spies tip. Laat de barometer enkele dagen buiten staan en markeer elke dag waar de spies wijst. Wat betekent het als de punt omhoog of omlaag beweegt op je weegschaal?

waarnemingen en resultaten
kon u de verandering in luchtdruk meten met uw barometer? Bij deze activiteit heb je eigenlijk de luchtdrukveranderingen in de glazen pot gemeten—niet de externe atmosferische drukverandering. Omdat we de externe atmosferische druk zelf niet kunnen veranderen, hebben we de luchtdruk in de glazen pot veranderd om te laten zien hoe de ballonbarometer werkt.

wanneer u de glazen pot met de ballon verzegelt, is er een bepaalde luchtdruk in de glazen pot. De punt van de houten spies moet vrij vlak met de bovenkant van de glazen pot als de ballon oppervlak is zeer vlak. Wanneer u de glazen pot in het hete water, echter, de lucht in de pot verwarmt en zet uit. Als de pot is verzegeld met de ballon heeft het geen plek om te ontsnappen—en de ballon begint te bobbelen. Dit komt omdat de luchtdruk in het glas toeneemt en tegen de ballon drukt. Hierdoor wijst de houten spies naar beneden. De lijn die u gemaakt moet onder de oorspronkelijke lijn.

wanneer u de ballon in water op kamertemperatuur brengt, koelt de lucht terug naar kamertemperatuur waar hij voorheen was, zodat uw ballon weer plat zou moeten worden. Tegelijkertijd moet de houten spies in lijn komen met uw originele lijn. Het tegenovergestelde gebeurt wanneer je de glazen pot in ijswater doet. Als de lucht in de pot nog meer afkoelt trekt het samen en trekt de ballon in de pot. Hierdoor wijst de houten spies naar boven. De lijn die je hebt gemaakt voor ijswater moet boven je oorspronkelijke lijn liggen. Terug in kamertemperatuur water moeten de ballon en de houten spies terug naar hun oorspronkelijke positie.

Als u de externe luchtdruk meet met uw barometer, zal het omgekeerde gebeuren: de spies zal naar boven wijzen met stijgende Atmosferische druk als de lucht buiten de pot op de ballon duwt. Bij dalende Atmosferische druk zal de houten spies naar beneden wijzen. Het markeren van de locatie van de houten spies elke dag kan u vertellen wat voor soort weer te verwachten!

meer om te onderzoeken wat is Atmosferische druk?, van NASA ‘ s wetenschap die de omvang verandert: Hoe gassen samentrekken en uitbreiden, van Scientific American zuig het op—met koellucht!, van wetenschappelijke Amerikaanse wetenschappelijke activiteiten voor alle leeftijden!, from Science Buddies

deze activiteit werd u aangeboden in samenwerking met Science Buddies