De aggregatietoestand is de fysische staat waarin een gegeven hoeveelheid materie zich bevindt. De overgang van de ene naar de andere aggregatietoestand van materie is een natuurkundig proces onder invloed van temperatuur en druk: er vinden geen chemische veranderingen plaats.
Traditioneel worden drie aggregatietoestanden onderscheiden:
vaste stof (s)
vloeistof (l)
gas (g)
Bij extreme temperaturen en drukken komen daarbij:
plasma (p)
Bose-einsteincondensaat (BEC)
quark-gluonplasma (QGP)
Op aarde komt materie stabiel in de eerste drie aggregatietoestanden voor. Bij lage temperatuur vormt materie een vaste stof, bij stijgende temperatuur (en constante druk) een vloeistof en bij een nog hogere temperatuur een gas. Een plasma komt op aarde kortstondig voor hij het optreden van bliksem.
In de natuur kan materie in de vaste aggregatietoestand kristallijn, semikristallijn of amorf voorkomen.
Bij de overgang van een aggregatietoestand naar een andere (smelten/stollen; verdampen/condenseren; sublimeren/rijpen) verandert er vanuit scheikundig standpunt niets. Water bijvoorbeeld gaat, bij dalende temperatuur, vanuit de vloeibare aggregatietoestand over in die van (de vaste stof) ijs, en bij stijgende temperatuur in waterdamp. Scheikundig bezien blijft het water hierbij onveranderd: H2O. Voor de entropie (S) van deze aggregatietoestanden geldt er dat Sgas > Svloeibaar > Svast.
De gangbare definities van de eerste drie aggregatietoestanden zijn:
Een hoeveelheid vaste stof heeft bij een gegeven temperatuur een eigen volume en een eigen vorm.
Een hoeveelheid vloeistof heeft bij een gegeven temperatuur een eigen volume, maar neemt de vorm van het vat aan.
Een hoeveelheid gas past zowel zijn volume als zijn vorm aan die van het vat aan.
De overgang van vaste stof naar vloeistof noemt men smelten, die van vloeistof naar gas verdampen. Andersom wordt de overgang van gas naar vloeistof condenseren genoemd, en van vloeistof naar vaste stof stollen.
Deeltjestheorie
Bewerken
Wanneer de temperatuur stijgt, gaan de moleculen sneller bewegen. Als de temperatuur daalt, gaan de moleculen trager bewegen. Hoe hoger de beweging, des te meer interne energie moleculen bevatten. Voor de vloeibare toestand is meer interne energie nodig dan voor de vaste toestand.
De hogere beweging zorgt ook voor meer vibratie in bindingen en bij gassen meer botsingen tussen moleculen. Beide hebben als gevolg dat de materie uitzet. Daarom is een materiaal meestal iets groter van volume (en kleiner van dichtheid) als het warmer is. Bij de overgang naar een aggregatietoestand met lagere interne energie neemt het volume bij de meeste stoffen iets af. Water is hierop een uitzondering: waterijs is lichter dan vloeibaar water.
Andere minder bekende aggregatietoestanden zijn plasma, bose-einsteincondensaat ofwel BEC, waarschijnlijk quark-gluonplasma.
Plasma wordt vaak de vierde aggregatietoestand genoemd. Hierin zijn de deeltjes van een stof in meer of mindere mate geïoniseerd. Plasma is de fase waarin een stof zo sterk verhit wordt (in de orde van duizenden graden Celsius) dat ze elektrisch geleidend wordt. De elektronen van het atoom bewegen hierbij niet meer rond de kern, maar hebben zoveel energie dat ze als het ware tussen de kernen door bewegen. Dit plasma komt in de natuur voorin het binnenste van sterren, bij het optreden van bliksem, maar ook in gaswolken en het interstellair medium. Plasma wordt in de techniek gebruikt in bijvoorbeeld de elektrische lasboog en in de tl-lamp. Plasma kan onder controle gehouden worden door het in een elektromagnetisch veld te brengen.
Het "bose-einsteincondensaat", BEC, is de tegenhanger van plasma en wordt beschouwd als de vijfde aggregatietoestand. Het vormt zich als een stof wordt afgekoeld tot het absolute nulpunt (0 Kelvin of -273,15 °C). Als dit nulpunt zeer dicht is genaderd vallen de atomen van de stof allemaal in dezelfde kwantumfysische fase, waarbij ze één groot superatoom vormen. Iets soortgelijks gebeurt met licht in een laser. Net als plasma is BEC recent tot stand gebracht in een laboratorium. Deze aggregatietoestand komt in de natuur voor in het binnenste van neutronensterren.
Quark-gluonplasma is een fase die bij hoge temperaturen en hoge dichtheid voorkomt. Hoogstwaarschijnlijk kwam deze fase voor tijdens de eerste 20 tot 30 microseconden na de big bang. In augustus 2012 is voor het eerst materie in deze aggregatietoestand gebracht, in het laboratorium ALICE aan het Europees agentschap voor nucleair onderzoek CERN in Zwitserland. De resultaten van dit experiment werden op 13 augustus 2012 voorgesteld op de internationale conferentie 'Quark Matter'], in Washington D.C..
En nu zal ik het hebben over tandwielen
Een tandwiel, tandrad of kamrad is een getand onderdeel van een machine of constructie in de vorm van een wiel of een cilinder dat in combinatie met andere getande onderdelen gebruikt kan worden om beweging over te brengen of van snelheid of richting te veranderen. Een tandwiel brengt ook een koppel over. Een getand wiel dat niet direct, maar via een ketting indirect met een ander getand wiel in verbinding staat, wordt een kettingwiel genoemd.
Een tandwiel is een van de oudste middelen om beweging over te brengen. Wanneer de tanden van twee tandwielen in elkaar grijpen, zal het draaien van één tandwiel het andere dwingen om ook te draaien. Door twee tandwielen van verschillende diameters in te schakelen, kan een groter koppel worden verkregen bij een lagere omwentelingssnelheid, of omgekeerd.
cilindrische tandwielen
In deze tandwielen is het profiel van de tanden de evolvente van de basiscirkel. Het aantal tanden bepaalt samen met de diameter de steek en de modulus. Men kan aantonen dat op die manier
de tandwielen ten opzichte van elkaar rollen zonder glijden, langs de rolcirkels of steekcirkels (let op dat de tanden wel degelijk over elkaar glijden, en niet alleen rollen)
de tandwielen eenparig roteren, wat hoekversnellingen (en dus trillingen en lawaai) tegengaat
De meeste tandwielen voor vermogensoverbrenging zijn daarom naar dit profiel gemaakt.
Recht of cilindrisch
De tanden van het tandwiel zelf kunnen recht zijn, dat wil zeggen parallel lopen aan de as, of enigszins schuin op de as staan (cilindrische vertanding of ook wel schroeftandwiel). Alleen in het laatste geval zijn steeds twee of meer tanden van de twee tegen elkaar lopende tandwielen met elkaar in contact, zodat de loop met minder trillingen gepaard gaat. Schroefvertanding wordt onder meer toegepast in versnellingsbakken van auto's. Schroeftandwielen worden vaak verkeerdelijk als schuine tandwielen bestempeld, terwijl schuine tandwielen eigenlijk slaan op een haakse overbrenging.
Een nadeel van schuine vertanding is dat er een axiale (evenwijdig aan de as) kracht ontstaat de tandwielen hebben de neiging van elkaar af te schuiven. Dit wordt verhinderd door V-vormige vertanding te gebruiken (pijlvertanding).
Kegelvormige tandwielen
Conische (kegelvormige) tandwielen worden gebruikt om roterende beweging over te brengen tussen snijdende assen. De beweging bestaat in het rollen zonder glijden van twee kegels, vandaar de naam.
Hypoïde tandwielen
Hypoïde tandwielen zijn speciale conische tandwielen waarbij de twee assen elkaar niet snijden maar kruisen. Ze worden bijvoorbeeld in auto's en vorkheftrucks gebruikt om de rotatie van de aandrijfas op de achteras over te brengen en zo de wielen aan te drijven.
Worm en wormwiel
Een worm en wormwiel worden beschouwd als tandwielen. Wordt de "worm" (een spiraalvormig tandwiel) aangedreven, dan zal het wormwiel traag draaien (bijvoorbeeld één tand per omwenteling van de worm), maar met een hoog koppel. Probeert men omgekeerd het wormwiel als aandrijving te gebruiken, dan kan het systeem echter niet in beweging gekregen worden: de combinatie blokkeert zichzelf. aandrijving van wormwiel zou slechts kunnen wanneer de tanden op worm en wormwiel heel schuin worden uitgevoerd, hetgeen niet gebruikelijk is. Wordt een dergelijk systeem bijvoorbeeld gebruikt bij garagepoorten, waarbij de motor verbonden is met de worm, en de poort met het wormwiel, zal de poort niet naar beneden gaan wanneer de motor uitvalt.
Tandheugel
Een tandheugel zet de roterende beweging van een tandwiel om in een lineaire beweging. Deze functie wordt bijvoorbeeld bij aandrijfriemen en kettingen gebruikt. Er wordt ook gesproken van een heugel/rondsel-overbrenging.
Planeetwielmechanisme
Een planeetwielmechanisme is een systeem bestaande uit enkele uitwendig vertande tandwielen, en één inwendig vertand tandwiel (tandkrans). Als we veronderstellen dat het buitenste tandwiel stilstaat, zal de beweging van de eerste as (verbonden aan het binnenste tandwiel) de "planeten" doen draaien rond die as, zodat de as waarop de planeten bevestigd werden ook zal draaien. Veronderstellen we dat de as met de planeten stilstaat , dan draaien die tandwielen enkel rond hun as en wordt de draaiing van de eerste as omgezet in een draaiing van het inwendig vertande tandwiel.
Het voordeel van dit systeem is dat een zeer grote overbrengingsverhouding kan worden gerealiseerd.
Harmonic drive
Een harmonic drive is een tandwieloverbrenging met een nog grotere overbrengverhouding dan een planeetwielmechanisme. Bij een harmonic drive, gebaseerd op het elastische vervormen van een tandring, is een vertraging van 100 op 1 mogelijk.
Nu zal ik het hebben over katrollen
Een katrol (ook wel blok of jijn genoemd, vooral in de zeevaart) is een werktuig waarin de trekrichting van een touw wordt veranderd.
Katrollen worden vaak in sets toegepast. Ze vormen dan een takel of blokkenstel, dat het mogelijk maakt een zware last met een beperkte kracht te verplaatsen.
Een katrol bestaat uit een schijf, met een groef op de omtrek, waar het touw in ligt. De schijf draait om een as. De schijf is eventueel voorzien van een lager om de wrijving met de as te beperken. De uiteinden van de as zijn bevestigd in de blokwangen. De blokwangen komen bij elkaar in een haak of oog, dat wordt bevestigd aan een vast punt of aan de hijslast. In een katrol kunnen meerdere schijven zijn verwerkt: samen op één as, of verdeeld over meerdere assen. Men spreekt dan van een takelblok of meerschijfs blok. Het uiteinde van het touw (het hondsend) wordt doorgaans bevestigd aan een oog dat aan een van beide blokken is bevestigd. Dat oog heet een hondsvot
Binnen een takel kunnen twee typen katrol voorkomen
De vaste katrol is bevestigd aan een vast punt; bijvoorbeeld de top van een hijskraan.
De losse katrol wordt bevestigd aan de last, die verplaatst moet worden. Deze zal dus meebewegen met de last.
Ik ga het nu hebben over hefbomen
Een hefboom is een mechanisme waarmee een kleine kracht in combinatie met een grote beweging wordt omgezet in een kleine beweging die een grote last verplaatst, waarvoor een grote kracht nodig is.
Men kan drie soorten hefbomen onderscheiden naar de volgorde van (L) last, (D) draaipunt en
(K) kracht
Primaire hefboom: het draaipunt ligt tussen last en kracht (bijvoorbeeld schaar, wip of koevoet)
Secundaire hefboom: de last ligt tussen het draaipunt en de kracht (bijvoorbeeld kruiwagen of notenkraker)
Tertiaire hefboom: de kracht wordt tussen het draaipunt en de last uitgeoefend (bijvoorbeeld een pincet of onze
Ik ga het vandaag hebben over LPG.Het staat voor Liquefied Petroleum Gas. In België en Nederland wordt hiermee in het algemeen autogas bedoeld.
Autogas wordt gebruikt als brandstof in mengselmotoren voor onder andere auto's, heftrucks en boten. Autogas is een mengsel van propaan (C3H8) en butaan (C4H10). Afhankelijk van de buitentemperatuur worden de twee gassen in een bepaalde verhouding gemengd. propaan verdampt vanaf -40 graden en butaan van ± 0 (NUL) graden celsius. Bij hogere temperaturen wordt meer butaan gebruikt, terwijl bij lagere temperaturen meer propaan aan het mengsel wordt toegevoegd omdat butaan bij lage temperaturen niet genoeg verdampt.
In de zomer en het najaar van 2005 begon lpg steeds populairder te worden, wat een rechtstreeks gevolg van de stijgende brandstofprijzen was, omdat de prijs van benzine binnen korte tijd veel toenam, terwijl de prijs van lpg gelijk bleef.
Hopelijk heeft u er veel uit geleerd!
