§ 10.5 Elementaire Natuurkunde met Delaruelle en Claes (II)
(Hoofdstuk 10 "Natuurkunde in de Cadettenschool")
§ 10.5 Elementaire Natuurkunde met Delaruelle en Claes (II)
Volume 3 van « Eléments de Physique » was gewijd aan de Electriciteitsleer, een zeer belangrijk luik in de Experimentele Natuurkunde, daar vrijwel alle toekomstige wetenschappers en technici in contact komen met electrische of electronische apparatuur. Alleen dit feit al rechtvaardigt volkomen dat aan dit onderdeel van de experimentele natuurkunde een apart cursiefje wordt gewijd. Overigens was het precies voor dit luik dat ik in de Cadettenschool een geschikt leerboek moest ontberen en dit door een zogenaamde "herdruk" (zie cursiefje §10.3).
Tome 3 omvatte volgende delen, hoofdstukken, paragrafen en genummerde rubrieken:
- première partie: LElectrostatique
Chapitre 1 «Electrostatique»
§1 charges électriques 1- notice historique sur le phénomène électrique 2- quelques expériences 3- électricité positive et électricité négative 4- la loi de Coulomb 5- définition du coulomb comme unité de charge 6- système dunités électriques de Giorgi ou Système International (S.I.) §2 nature des charges électriques 7- lédifice atomique 8- comment interpréter lélectrisation des corps 9- remarque sur les conducteurs et les isolants «parfaits» §3 détermination du signe et localisation des charges électriques 10- lélectroscope: description et fonctionnement 11- comment déterminer le signe dune charge électrique 12- localisation de lélectricité sur un conducteur isolé: la cage de Faraday 13- densité des charges à la surface dun conducteur en équilibre statique 14- le pouvoir des pointes dun conducteur §4 induction électrostatique 15- quelques expériences 16- séparation des charges induites 17- machine électrostatique ou générateur de Van de Graaf 18- machine de Wimshurst: description, principe, fonctionnement §5 champ électrique 19- le vecteur «champ électrique»: unité dintensité de champ électrique 20- remarque 21- étude expérimentale du champ électrique 22- champ électrique uniforme 23- champ électrique à symétrie sphérique 24- densité des lignes de champ 25- intensité en un point dun champ électrique à symétrie sphérique 26- remarque §6 potentiel électrique 27- notion de potentiel 28- unité de potentiel 29- emploi de lélectromètre pour évaluer le potentiel dun conducteur 30- lélectron-volt comme unité dénergie 31- calcul du potentiel en un point dun champ électrique à symétrie sphérique 32- surfaces équipotentielles §7 capacité électrique 33- notion de capacité 34- unité de capacité électrique 35- capacité dun conducteur sphérique 36- potentiel de deux conducteurs en équilibre électrique 37- remarques §8 les condensateurs 38- quelques expériences 39- interprétation du phénomène 40- remarques 41- capacité dun condensateur plan: permittivité 42- permittivité relative 43- remarque 44- calcul de la capacité dun condensateur sphérique 45- remarque 46- énergie dun condensateur chargé 47- les condensateurs usuels: bouteille de Leyde, condensateur à capacité variable, condensateur électrolytique 48- association de condensateurs: association en parallèle 49- association de condensateurs: association en série
- deuxième partie: LElectrodynamique
Introduction: 50- notice historique sur lélectrodynamique
Chapitre 2 «Le courant dans les conducteurs solides»
§1 propriétés générales du courant électrique 51- notion de courant électrique: générateurs de courant électrique 52- nature et sens du courant électrique 53- le circuit électrique 54- effets principaux du courant électrique 55- force électromotrice dun générateur électrique 56- intensité du courant électrique 57- unité dintensité du courant électrique 58- équations aux dimensions §2 résistance dun conducteur 59- la loi dOhm 60- unité de résistance électrique 61- les lois de Pouillet 62- la résistivité de quelques conducteurs usuels 63- variation de la résistivité avec la température 64- les rhéostats: rhéostat à curseur, rhéostat à plots, boîte de résistances §3 énergie et puissance dun courant électrique 65- énergie du courant électrique 66- puissance dun courant électrique 67- remarques 68- applications de leffet Joule:appareils de chauffage et coupe-circuits fusibles 69- le chauffe-bain électrique 70- lampèremètre thermique 71- la lampe à incandescence §4 les courants dérivés 72- les lois de Kirchhoff: première loi (loi des courants) 73- les lois de Kirchhoff: deuxième loi (loi des tensions) 74- relation entre les intensités et les résistances dans deux conducteurs associés en dérivation 75- applications des lois de Kirchhoff: le shunt 76- applications des lois de Kirchhoff: résistance équivalente de conducteurs associés en série 77- applications des lois de Kirchhoff: résistance équivalente de conducteurs associés en dérivation 78- mesure dune résistance: pont de Wheatstone 79- généralisation de la loi dOhm 80- remarque 81- relation entre la tension aux bornes dun générateur électrique et sa force électromotrice
Chapitre 3 «Le courant électrique dans les conducteurs liquides»
introduction: 82- notions préliminaires
§1 électrolyse 83- dissociation électrolytique 84- électrolyse du chlorure dhydrogène en solution aqueuse 85- électrolyse de leau acidulée 86- électrolyse avec attaque de lanode 87- étude quantitative de lélectrolyse: lois de Faraday 88- calcul de la masse libérée 90- charge dun ion monovalent ou charge élémentaire 91- applications de lélectrolyse: la galvanoplastie 92- applications de lélectrolyse: la galvanostégie §2 les sources de courant 93- chaînes de conducteurs métalliques 94- le couple thermoélectrique 95- chaîne de métaux et dun électrolyte 96- lélément de Volta: description, fonctionnement 97- polarisation de lélément de Volta 98- les éléments à dépolarisant 99- lélément de Leclanché 100- les piles sèches 101- laccumulateur au plomb: description et structure 102- décharge de laccumulateur au plomb 103-recharge de laccumulateur au plomb 104- la force électromotrice dun accumulateur 105- capacité dun accumulateur 106- montage pratique et utilisation des accumulateurs 107- extension de la loi dOhm à un circuit comprenant un récepteur 108- association de générateurs: association en série de n générateurs identiques 109- association de générateurs: association en parallèle de n générateurs identiques
Chapitre 4 «Le courant électrique dans les gaz»
§1 décharges électriques 111- décharges sous pression atmosphérique 112- décharge dans les gaz raréfiés §2 rayons cathodiques 113- propriétés des rayons cathodiques 114- nature des rayons cathodiques 115- découverte des rayons X 116- production des rayons X dans le tube de Crookes 117- propriétés des rayons X §3 effet thermoélectronique 118- notice historique sur leffet thermoélectronique 119- la diode de Fleming 120- loscillographe à rayons cathodiques 121- la triode de Lee de Forest 122- le tube de Coolidge 123- les lampes à fluorescence §4 effet photo-électronique 124- notice historique sur leffet photo-électronique 125- la cellule photo-électrique 126- applications §5 semi-conducteurs 127- structure des semi-conducteurs: la diode à pointe 128- la diode à jonction 129- les transistors 130- remarque 131- applications de lélectronique
Chapitre 5 «Phénomènes magnétiques»
Introduction: 132- notice historique sue les phénomènes magnétiques
§1 les champs magnétiques 133- champ magnétique dun courant rectiligne indéfini: règle de Maxwell ou règle de tire-bouchon 134- champ magnétique créé par deux courants parallèles 135- champ magnétique dun courant circulaire 136- champ magnétique dun solénoïde 137- intensité du champ magnétique à lintérieur dun solénoïde 138- unité dintensité de champ magnétique §2 induction magnétique ou densité de flux magnétique 139- notion dinduction magnétique: perméabilité magnétique 140- perméabilité relative 141- calcul de la valeur de la perméabilité magnétique du vide 142- flux magnétique: unité de flux magnétique 143- remarques: densité de flux magnétique: le tesla 144- induction magnétique en un point P du champ magnétique créé par un courant rectiligne in défini: loi de Biot-Savart 145- induction magnétique au centre dune spire 146- induction magnétique à lintérieur dun solénoïde §3 propriétés magnétiques de la matière 147- notion daimantation 148- le cycle d(hystérésis 149- les aimants permanents 150- leffet décran magnétique 151- paramagnétisme et diamagnétisme 152- les électro-aimants: description 153- applications des électro-aimants 154- la sonnerie électrique 155- le télégraphe §4 action dun champ magnétique sur des charges en mouvement 156- action dun champ magnétique sur un courant rectiligne mobile: existence dune force électromagnétique 157- intensité de la force électromagnétique: loi de Laplace 158- remarques 159- le coupe-circuit électromagnétique ou disjoncteur 160- action dun champ magnétique sur les charges libres: force exercée par un champ magnétique uniforme sur une charge q (loi de Lorentz) 161- trajectoire dune particule chargée dans un champ magnétique uniforme 162- le cyclotron ou accélérateur magnétique 163- remarque 164- le spectrographe de masse 165- action réciproque de deux courants rectilignes parallèles: expériences 166- interprétation du phénomène: intensité de la force dattraction ou de répulsion des deux conducteurs 167- définition de lampère 168- action dun champ magnétique sur une pire mobile: expériences 169- interprétation du phénomène 170- le moment du couple magnétique §5 appareils usuels pour mesurer I et U 171- les galvanomètres: principe du galvanomètre à cadre mobile 172- lecture de langle de déviation sur le galvanomètre à miroir 173- remarque 174- les ampèremètres: ampèremètre à aimant mobile 175- ampèremètre à cadre mobile 176- le voltmètre
§1 les courants induits 177- notice historique sur les courants induits 178- les expériences de Faraday 179- lois des courants induits: première loi 180- lois des courants induits: deuxième loi ou loi de Lenz 181- les courants de Foucault §2 phénomènes dinduction et forces électromagnétiques sur les charges en mouvement 182- la tension induite: tension induite aux extrémités dun conducteur, tension induite aux bornes dune bobine 183- intensité du courant induit 184- règles pratiques pour trouver le sens des courants induits §3 induction mutuelle et self-induction 185- linduction mutuelle 186- linductance mutuelle: unité dinductance électrique (le henry) 187- la self-inductance 188- conséquences de la self-inductance dun circuit §4 applications des courants induits 189- la bobine dinduction: description, fonctionnement 190- le téléphone de Bell: notice historique, principe 191- les dynamos: description de la dynamo de Gramme 192- principe et fonctionnement de la dynamo 193- force électromotrice de la dynamo 194- rendement dune dynamo 195- les moteurs électriques: principe du moteur électrique 196- force contre-électromotrice dun moteur 197- intensité du courant dans un moteur
Chapitre 7 «Courants alternatifs»
§1 notion de courant alternatif 198- production dun courant alternatif 199- variation de lintensité dun courant alternatif 200- valeur instantanée de lintensité dun courant alternatif sinusoïdal 201- période et fréquence dun courant alternatif sinusoïdal 202- propriétés des courants alternatifs 203- intensité efficace dun courant alternatif: calcul de lintensité efficace 204- tension efficace dun courant alternatif §2 relation entre lintensité et la tension efficaces 205- le circuit ne comprend quune résistance ohmique R 206- le circuit comprend outre une résistance ohmique R une self-inductance L (circuit R-L) **207- calcul du déphasage entre la tension aux bornes du circuit et lintensité du courant qui y passe; calcul de limpédance Z 208- le circuit comprend outre une résistance ohmique R une capacité C (circuit R-C) **209- calcul du déphasage entre la tension aux bornes du circuit et lintensité du courant qui y circule; calcul de limpédance Z 210- le circuit comprend outre une résistance ohmique R, une self-inductance L et une capacité C (circuit R-L-C) **211- calcul du déphasage entre la tension aux bornes du circuit et lintensité du courant qui y circule; calcul de limpédance Z 212- le phénomène de résonance électrique: circuit oscillant 213- la période dun circuit oscillant 214- la courbe de résonance 215- puissance dun courant alternatif: facteur de puissance(circuit R, circuit L ou C) **216- calcul de la puissance moyenne et du facteur de puissance §3 appareils pour la production et la transformation de courants alternatifs 217- les alternateurs: principe 218- réalisation pratique de lalternateur monophasé 219- les alternateurs polyphasés 220- utilisation des courants triphasés 221- moteurs à courants alternatifs: le moteur synchrone 222- le moteur asynchrone 222- transformateurs: description et principe du transformateur monophasé 224- quelques expériences 225- transport de lénergie par courant alternatif 226- rendement dun transformateur 227- redresseurs de courants alternatifs
Appendice «Oscillations électriques dans lespace»
§1 décharge oscillante dun condensateur 228- lexpérience de Feddersen 229- les courants de Tesla 230- propriétés des courants de haute tension de Tesla §2 ondes électromagnétiques 231- notice historique sur les expériences de Hertz 232- la triode oscillatrice 233- la triode détectrice 234- la triode amplificatrice 235- la téléphonie sans fil 236- résumé schématique 237- le radar
Lecture: La place prépondérante de lélectricité dans la science et la civilisation modernes
Lecture: La lampe à incandescence
Lecture: Le génie de Faraday
Lecture: Uber eine neue Strahlenart
Lecture: De la miniaturisation à la micro-électronique
Lecture: Linvention de la télégraphie
Lecture: La contribution dAmpère dans lédification de la théorie électromagnétique
Lecture: Invention de la dynamo par Zénobe Gramme
Lecture: Lensemble des ondes électromagnétiques
Tome 4 omvatte volgende hoofdstukken, paragrafen en genummerde rubrieken:
Introduction:
§1 notions dalgèbre vectorielle 1- grandeurs scalaires et grandeurs vectorielles 2- somme de vecteurs 3- différence de deux vecteurs 4- décomposition dun vecteur 5- multiplication dun vecteur par une grandeur scalaire 6- projection orthogonale sur un axe dun vecteur situé dans le plan de laxe 7- produit scalaire de deux vecteurs §2- généralisation des notions de vitesse et daccélération 8- valeur algébrique de la vitesse instantanée dun mobile réduit à un point 9- direction et sens du vecteur vitesse 10- valeur algébrique de laccélération instantanée 11- direction et sens du vecteur accélération §3 la notion de phénomène périodique
Chapitre 1 «Mouvements vibratoires simples»
§1 le mouvement circulaire uniforme 13- notions préliminaires: vitesse angulaire 14- le vecteur vitesse linéaire dans le mouvement circulaire uniforme 15- le vecteur vitesse angulaire dans le mouvement circulaire uniforme 16- le vecteur accélération dans le mouvement circulaire uniforme **17- application au mouvement de la Lune §2 vibration harmonique ou sinusoïdale 18- une expérience 19- étude analytique de lexpérience: lélongation et le mouvement sinusoïdal 20- représentation graphique du mouvement sinusoïdal 21- vitesse et accélération dune vibration harmonique 22- exemples de vibrations harmonique: le pendule élastique et calcul de la période des vibrations 23- le pendule simple 24- longueur du pendule composé: pendule réversible 25- détermination de g par le pendule réversible de Kater 26- énergie dun point matériel exécutant une oscillation harmonique 27- oscillations amorties 28- oscillations libres et oscillations entretenues 29- oscillations forcée et le phénomène de résonance30- remarque 31- exemples où lon voit apparaître le phénomène de résonance §3 composition de deux vibrations harmoniques dont les élongations sont parallèles 32- composition de deux vibrations harmoniques de même fréquence et de même phase mais damplitudes différentes 33- composition de deux vibrations harmoniques de même fréquence, damplitudes différentes et qui présentent une différence de phase égale à π 34- composition de deux vibrations harmoniques de même fréquence, de même amplitude mais qui présentent une différence de phase égale à π / 3 35- composition de deux vibrations harmoniques de deux fréquences différentes: expériences 36- composition de deux vibrations harmoniques de fréquences très voisines: le phénomène des battements §4 composition de deux vibrations harmoniques dont les élongations sont perpendiculaires entre elles *37- figures de Lissajous
Chapitre 2 «Propagation de vibrations sinusoïdales»
§1 le mouvement ondulatoire 38- ondes progressives 39- propagation rectiligne dun ébranlement: ondes transversales, ondes longitudinales 40- la longueur donde 41- équation horaire dune particule P se trouvant à la distance dune source de pulsations B 42- condition pour que P et B vibrent en concordance de phase 43- condition pour que P et B vibrent en opposition de phase 44- transport dénergie par une onde progressive §2 les notions de diffraction et dinterférence 45- expérience à laide de la cuve à ondes 46- le principe de Huygens 47- interférence dondes émises par deux sources de vibrations: expérience 48- étude analytique du phénomène **49- application du principe de Huygens: réflexion de fronts donde planes **50- application du principe de Huygens:réfraction dondes planes 51- ondes stationnaires: réflexion dune onde sur un obstacle fixe 52- réflexion dune onde transversale sur un obstacle fixe: calcul de lélongation (nuds et ventres) 53- réflexion dune onde transversale sur un obstacle déformable 54- caractéristiques des ondes stationnaires
Chapitre 3 «Acoustique»
§1 nature vibratoire du son 55- le son est dû à la vibration dun milieu élastique 56- sons musicaux et bruits 57- qualités des sons: hauteur du son, intensité du son, le timbre *58- gammes musicales: intervalle musical **59- intervalle logarithmique 60- gamme harmonique ou gamme naturelle 61- gamme tempérée 62- le la-normal §2 propagation du son 63- propagation du son dans les différents milieux 64- la célérité du son: constatations 65- propagation des ondes sonores dans lair: ondes sphériques 66- mesure de la vitesse de propagation du son 67- vitesse du son dans différents milieux: quelques données 68- leffet Doppler 69- une expérience 70- calcul de la fréquence perçue: la source sonore reste immobile, la source sonore est en mouvement 71- remarques 72- le mur du son 73- diffraction des ondes sonores: expériences 74- application aux ondes sonores 75- réflexion des ondes sonores: les lois de réflexion 76- lécho 77- résonnement 78- interférence dondes sonores: ondes sonores ayant la même fréquence 79- interférence dondes sonores: ondes sonores dont les fréquences sont voisines (le phénomène des battements) 80- ondes stationnaires: expérience de Kundt 81- résonance acoustique: expériences 82- remarque 83- perception du son: limites de laudibilité 84- les ultrasons §3 les sources sonores 85- instruments à cordes: parties essentielles et classification 86- le sonomètre 87- lois des cordes vibrantes ou lois de Mersenne 88- fréquences propres dune corde vibrante 89- remarque 90- tuyaux sonores: les tuyaux dorgue 91- tuyaux fermés: fréquences propres 92- tuyaux ouverts: fréquences propres 93- applications 94- verges et plaques vibrantes: diapason 95- verges et plaques vibrantes:plaques 96- le phonographe dEdison
Chapitre 4 «Dispersion de la lumière»
§1 le spectre 97- notice historique sur la dispersion de la lumière 98- analyse et synthèse de la lumière 99- remarques 100- étendue du spectre 101- rayons infrarouges: propriétés, applications 102- rayons ultraviolets: propriétés, applications §2 les couleurs des corps 103- couleur dun corps transparent 104- couleur dun corps opaque 105- mélanges de couleurs: par voie additive, par voie soustractive 106- couleurs complémentaires 107- remarque 108- impression en couleurs
Chapitre 5 «Ondes lumineuses»
Introduction 109- quest-ce que la lumière?
§1 interférences lumineuses 110- les miroirs de Fresnel 111- calcul de linterfrange112- calcul de la longueur donde dun rayonnement monochromatique 113- franges dinterférence en lumière blanche 114- interférence causée par les couches minces 115- les anneaux de Newton §2 diffraction de la lumière 116- quelques expériences 117- étude analytique de la diffraction produite par une fente étroite 118- lexpérience de Young 119- les réseaux de diffraction 120- applications de la diffraction de la lumière §3 polarisation linéaire de la lumière 121- polarisation par réflexion: expérience de Malus 122- explication du phénomène 123- la loi de Brewster 124- remarque 125- polarisation par réfraction: par réfraction simple 126- polarisation par réfraction:double réfringence du spath dIslande *127- le nicol 128- rotation du plan de polarisation 129- filtres polarisants 130- application des filtres polarisants §4 éléments de spectroscopie 131- le spectroscope 132- sortes de spectres: le spectre continu 133- sortes de spectres: spectres de raies (spectres démission, spectres dabsorption, spectres de bandes) 134- le spectre solaire *135- interprétation de la formation des raies spectrales: atome de Bohr, séries spectrales 136- explication de la présence de raies dabsorption dans le spectre solaire 137- lanalyse spectrale 138- leffet Doppler appliqué à la lumière §5 transformations de lénergie rayonnante 139- le rayonnement thermique 140- absorption et émission thermiques 141- la loi de Stefan-Boltzmann 142- la loi de déplacement de Wien 143- lémission photo-thermique 144- fluorescence et phosphorescence (= photoluminescence) 145- la luminescence: électroluminescence, chimiluminescence, triboluminescence , thermoluminescence* 146- aperçu historique des théories relatives à la lumière
Chapitre 6 «Notions complémentaires sur les courants alternatifs»
§1 le courant alternatif sinusoïdal 147- les courants alternatifs 148- le courant alternatif sinusoïdal **149- intensité efficace et tension efficace dun courant alternatif sinusoïdal §2 influence dune self-inductance ou dune capacité sur un circuit **150- le circuit R-L: expériences, calcul du déphasage et de limpédance 151- remarques **152- le circuit R-C: expérience, calcul du déphasage et de limpédance **153- le circuit R-L-C: calcul du déphasage et de limpédance 154- le phénomène de résonance électrique: le circuit oscillant 155- période dun circuit oscillant 156- courbe de résonance 157- remarque **158- puissance dun courant alternatif: calcul de la puissance moyenne et du facteur de puissance 159- remarque 160- le wattmètre
Appendice 161- le microscope électronique 162- la télévision163- sources de rayonnement coherent: masers et lasers 164- la nouvelle definition du mètre
Lecture: Technique modern de la fabrication dun disque de phonographe
Het oplossen van vraagstukken vormde een essentieel onderdeel in het onderricht van de Poes en hij probeerde dan ook ons enkele regels en methoden dienaangaande bij te brengen. Of hij hierin slaagde is natuurlijk een andere zaak. Persoonlijk vond ik zijn onderricht op wiskundig vlak te verward om tot een goed resultaat te leiden, te meer daar wij op dit ogenblik niet over het meest geschikte leerboek (Dessart en Jodogne) konden beschikken.
Zoals ik al in een vorig cursiefje (10.1) heb aangegeven zat het opgelegde leerprogramma er ook voor iets tussen. Probeer maar eens de noties momentane snelheid, versnelling en momentane versnelling uit te leggen zonder gebruik te maken van de theorie der afgeleiden Mijn inziens een onmogelijke opgave en toch
Enkele jaren terug viel ik toevallig op Alvin Halperns « Beginning Physics », een tweedelige syllabus uit de bekende Schaum- serie (over Schaum: zie blog 4 cursiefje 8.1):
* «Beginning Physics I Mechanics and Heat » (Alvin Halpern Schaum 470 pages -1995-)
* «Beginning Physics II Waves, Electromagnetism, Optics and Modern Physics-» (Alvin Halpern and Erich Erlbach Schaum 532 pages -1998-)
Het betrof hier zoals de auteur het zeer duidelijk aangaf- een no calculus based course waarin alleen (vectoriële) algebra en trigonometrie als wiskundig gereedschap werd gebruikt. Geen sprake van afgeleiden, differentialen, integralen, laat staan differentiaalvergelijkingen. Bij de definities van snelheid en versnelling werd, zoals voorgeschreven door het Amerikaanse leerprogramma, al evenmin gebruik gemaakt van de theorie der afgeleiden. Deze syllabi situeren zich derhalve precies op hetzelfde niveau van het middelbaar onderwijs in Europa van toen en dus van het onderricht van de Poes.
In zijn Voorwoord schreef nu de auteur:
Beginning Physics is intended to help students who are taking, or are preparing to take, a first year College Physics course that is quantitative in nature and focuses on problem solving. The book is specifically designed to allow students with relatively weak mathematics and science problem solving to quickly gain the needed quantitative reasoning skills as well as confidence in addressing the subjects in physics
The book is written in a user friendly style so that even those initially terrified of physics can develop mastery of the subject. It develops the subject matter and methodology slowly and gently and maintains a coaxing ambiance all the way through. Nonetheless the material is no watered down. The intention is to raise the level of ability of the students to the point where they can handle the material of a rigorous noncalculus-based course, including dealing with sophisticated problems
Beginning Physics should be useful to pre-professional (e.g. premedical and pre-dental) students, engineering students and science majors
Beginning Physics will also serve as an excellent support book for engineering and science students taking a calculus-based course, even though the book does not use calculus. The major stumbling block for students in such a course is typically not the calculus itself but rather the same weak background in problem-solving skills that faces many students taking non-calculus based courses. Indeed, many of the physics problems found in the calculus-based course are of the same type as, and comparable in sophistication to, those in a rigorous non-calculus course. This book will thus help engineering and science students raise their physics problem-solving skil levels, so that they can more easily handle a calculus-based course .
« Beginning Physics I » bevatte volgende hoofdstukken en onderwerpen:
Chapter 1 « Introduction and Mathematical Background » §1 Introduction to the study of physics and its relationship to mathematics §2 Mathematical review §3 Measuring physical quantities
Chapter 2 « Motion in a Straight Line » §1 Terminology §2 Displacement §3 Velocity and speed §4 Instantaneous velocity §5 Acceleration §6 The case of constant acceleration
Chapter 3 « Motion in a Plane » §1 Vector quantities §2 Kinematics in a plane §3 Projectile motion §4 Uniform circular motion §5 Relative motion
Chapter 4 « Forces and Equilibrium » §1 Forces §2 Equilibrium §3 Newtons First Law §4 Newtons Third law §5 Friction §6 Cords and Pulleys
Chapter 5 « Newton's Second Law » §1 Resultant force and acceleration §2 Applications of the second law §3 The law of gravity
Chapter 6 « Work and Mechanical Energy » §1 Introduction §2 The nature of work §3 Kinetic energy and its relation to Work §4 Gravitational potential energy §5 Mechanic energy and the conservation principle §6 Energy transfer between systems §7 Other conservative forces §8 Systems with more than one conservative force acting
Chapter 7 « Energy, Power and Simple Machines » §1 Generalization of conservation of energy §2 Power §3 Simple machines
Chapter 8 « Impulse and Momentum » §1 Impulse §2 Momentum and the impulse-momentum theorem §3 Conservation of linear momentum §4 Center of mass
Chapter 9 « Rigid Bodies I- Equilibrium and center of Gravity- » §1The torque or moment of a force §2 The laws of equilibrium for rigid bodies §3 Equivalent sets of coplanar forces
Chapter 10 « Rigid Bodies II- Rotational Motion » §1 Rotation of a rigid body about a fixed axis §2 Kinematics of individual particles in a rotating rigid body §3 Dynamics of a rigid body rotating about a fixed axis §4 Angular momentum §5 Rotation about an axis through the center of mass
Chapter 11 « Deformation of Materials and Elasticity » §1 Deformation of objects : stretching and compressing §2 Shear deformation and shear modulus §3 Overall compression and uniform pressure
Chapter 12 « Simple Harmonic Motion (SHM) » §1 Introductory concepts §2 Newtons second law applied to SHM §3 Time-dependent equations of SHM §4 Other examples of SHM
Chapter 13 « Fluids at Rest (Hydrostatics) » §1 Introduction §2 Density and pressure of fluids §3 Some practical results §4 Measurement of pressure §5 Archimedes principle §6 Hydrostatics of gases §7 Surface tension and capillarity
Chapter 14 « Fluids in Motion (Hydrodynamics) » §1 The nature of fluid motion §2 The laws of fluid motion §3 Viscosity
Chapter 15 « Thermodynamics : I - Temperature and Heat » §1 Macroscopic systems §2 Thermal equilibrium and temperature §3 Thermal energy §4 heat constants
Chapter 16 « Thermodynamics : II Gas laws, the atomic view and Statistical Mechanics » §1 The mole concept and Avogadros Number §2 The ideal gas law §3 Equilibrium states and the equation of state §4 Statistical mechanics
Chapter 17 « Transfer of Heat » §1 Conduction §2 Convection §3 Radiation
Chapter 18 « Thermodynamics: III - The First and Second Laws » §1 The First Law of thermodynamics §2 The Second Law of thermodynamics §3 Entropy, disorder and the Second Law
« Beginning Physics II » omvatte volgende hoofdstukken en onderwerpen:
Chapter 1 « Wave Motion » §1 Propagation of a disturbance in a medium §2 Continuous travelling waves §3 Reflection and transmission at a boundary §4 Superposition and interference
Chapter 2 « Sound » §1 Mathematical addendum exponential and logarithmic functions ; Propagation of sound §2 velocity, wave-fronts, reflection, refraction, diffraction, interference §3 Human perception of sound §4 Other sound wave phenomena
Chapter 3 « Coulomb's Law and Electric Fields » §1 Introduction §2 Electric charges §3 Coulombs Law §4 The electric field : effect §4 The electric field : source §5 The electric field : Gauss Law
Chapter 4 « Electric Potential and Capacitance » §1 Potential energy and potential §2 Potential of charge distributions §3 The electric field : potential relationship §4 Equipotentials §5 Energy conservation §6 Capacitance §7 Combination of capacitors §8 Energy of capacitors §9 Dielectrics
Chapter 5 « Simple Electric Circuits » §1 Current, resistance, Ohms law §2 Resistors in combination §3 EMF and electrochemical systems §4 Electric measurement §5 Electric power
Chapter 6 « Magnetism--Effect of the Field » §1 Introduction §2 Force on a moving charge §3 Application §4 Magnetic force on a current in a wire §5 Magnetic torque on a current in a loop
Chapter 7 « Magnetism--Source of the Field » §1 Introduction §2 Field produced by a moving charge §3 Field produced by currents §4 Amperes Law
Chapter 8 « Magnetic Properties of Matter » §1 Introduction §2 Ferromagnetism §3 Magnetization §4 Superconductors
Chapter 15 « Interference, Diffraction and Polarization » §1 Introduction §2 Interference of light §3 Diffraction and the diffraction grating §4 Polarization of light
Chapter 16 « Special Relativity » §1 Introduction §2 Simultaneity §3 Time dilation §4 Length contraction §5 Lorentz transformation §6 Addition of velocities §7 Relativistic dynamics
Chapter 17 « Particles of Light and Waves of Matter » §1 Introduction to Quantum Physics: Introduction §2 Light as a wave §3 Light as particles §4 Matter waves §5 Probability and uncertainty
Chapter 18 « Modern Physics: Atomic, Nuclear and Solid-State Physics » §1 Introduction §2 Atomic physics §3 Nuclei and radioactivity §4 Solid-state physics
Wat is er aan deze tweedelige syllabus zo bijzonder?
Het antwoord op deze vraag werd door de auteur-zelf in het Voorwoord verstrekt (zie begin cursiefje). Deze syllabus overbrugt inderdaad de kloof, die er tussen het secundair en het universitair onderwijs bestaat op het vlak van het natuurkunde-onderricht.
Alvin Halpern bezat een grote onderwijservaring zowel op het vlak van de elementaire en de algemene natuurkunde als van de theoretische natuurkunde. Zonder gebruik te maken van calculus, is het inderdaad mogelijk een groot aantal fysische problemen op te lossen of te benaderen en zijn syllabus is hiervan een duidelijk bewijs. Alvin Halpern was ook gedurende tien jaar President van het Departement Physics aan Brooklyn College. En tot voor kort was hij Executive Director van de Applied Science Coordinating Institute van deze universiteit. Hij kende dus het klappen van de zweep en wist als geen ander het verschil tussen elementaire (in Europa leerstof voor de humaniora) en algemene natuurkunde (in Europa leerstof voor een eerste universitaire natuurkunde- cursus).
Het is dan ook niet verwonderlijk, dat zijn syllabus hoofdzakekelijk gericht is op toepassingen en vraagstukken. De theorie in deze syllabus is dan ook tot een minimum herleid en continu gekoppeld aan een reeks praktische vraagstukken, waarvan de oplossing in detail gegeven wordt. Op het einde van elk hoofdstuk volgen dan review en supplementaire vraagstukken waarvan alleen het cijferantwoord gegeven wordt.
In onderstaande tabellen wordt per hoofdstuk het aantal opgeloste (kolom A) respectievelijk review (kolom B) en supplementaire (kolom C) vraagstukken gegeven:
TABEL I Vraagstukken in Beginning Physics I
CHAPTER
A
B
C
Mathematical background
1-34
35-44
45-68
Straightline motion
1-22
23-28
23-28
Motion in a plane
1-24
25-30
31-50
Forces in equilibrium
1-17
18-27
28-49
Newton's second law
1-31
32-38
39-61
Work Mechanical energy
1-24
25-31
32-50
Energy Power Machines
1-14
15-19
20-36
Impulse and Momentum
1-30
31-36
37-56
Rigid Bodies 1 (1)
1-22
23- 27
28-48
Rigid Bodies 2 (2)
1-28
29-33
34-53
Deformation Elasticity
1-13
14-19
20-31
Simple Harmonic Motion
1-21
22-26
27-39
Fluids at Rest
1-25
26-30
31-46
Fluids in Motion
1-24
25-29
30-44
Thermodynamics 1 (3)
1-28
29-33
34-51
Thermodynamics 2 (4)
1-17
18-23
24-38
Transfer of Heat
1-16
17-21
22-32
Thermodynamics 3 (5)
1-26
27-32
33-45
TOTAAL
440
88
293
(1) Equilibrium and center of gravity (2) Rotational motion (3) Temperature and Heat (4) Gas laws, Atomic view, Statistical Mechanics (5) The First and Second Laws
TABEL II Vraagstukken in Beginning Physics II
CHAPTER
A
B
C
Wave Motion
1-28
29-33
34-49
Sound
1-21
22-26
27-49
Coulomb's Law and Electric Fields
1-33
34-41
42-68
Electric Potential and Capacitance
1-37
38-46
47-76
Simple Electric Circuits
1-24
25-29
30-42
Magnetism--Effect of the Field
1-14
15-19
20-37
Magnetism--Source of the Field
1-19
20-24
25-43
Magnetic Properties of Matter
1-4
5-6
7-11
Induced EMF
1-16
17-23
24-41
Inductance
1-20
21-27
28-47
Time Varying Electric Circuits
1-26
27-32
33-53
Electromagnetic Waves
1-17
18-22
23-33
Light and Optical Phenomena
1-11
12-17
18-34
Mirrors Lenses Optical Instruments
1-29
30-35
36-67
Interference Diffraction Polarization
1-23
24-28
29-47
Special Relativity
1-26
27-40
41-61
Particles of Light Waves of Matter
1-16
17-23
24-40
Modern Physics (1)
1-40
41-47
48-72
TOTAAL
387
86
299
(1) Atomic, Nuclear and Solid-State Physics
Uit deze twee tabellen valt af te leiden dat de syllabi van Alvin Halpern vrijwel uitsluitend handelen over vraagstukken en dus bijzonder geschikt zijn voor technici of toekomstige ingenieurs, die het moeten hebben van berekeningen.
Vanaf de derdes werden wij in de Cadettenschool ingewijd in de geheimen van de Scheikunde. Een droom van mijn kinderjaren werd aldus vervuld. Het vak werd gegeven door een zeer merkwaardige figuur, een zekere Jan Demaecker die de Vis werd genoemd, waarschijnlijk omwille van zijn blauwe, ietwat uitpuilende ogen. Vele cadetten dachten zelfs dat dit zijn werkelijke naam was.
M. Demaecker gaf les in de Cadettenschool van 1952 tot 1970 (en niet tot 1975 zoals ik -voortgaande op de databank TPCI- geschreven had) (1) en was van vorming landbouw- of bosbouw- ingenieur, wat nu bio- ingenieur genoemd wordt. Ook had hij enige tijd in Kongo verbleven en was als oud-koloniaal perfect tweetalig want hij gaf les zowel in de Nederlandstalige als in de Franstalige Afdeling. Hij had een fenomenaal geheugen en was wat hardhorig, wat natuurlijk door de Cadetten werd uitgebuit.
Een Rik Windels (2) beschrijft hem als volgt:
De Vis, wat een figuur! Enerzijds iemand waar je veel bewondering moest voor hebben, want met een enorme gevarieerde kennis. Hij werd trouwens al eens, midden in een van zijn lessen Scheikunde of Biologie, onderbroken door een opgeheven vinger van iemand, die last had met een probleem driehoeksmeting, of Grieks, of ... . Dan ging dat steevast van 'Hawel, jongen, euhhhh, dat is verdorie veertig jaar geleden, istzoniet ?", waarna hij prompt het vraagstuk begon op te lossen of de verbuiging uitleggen.
Dat hij zo goed als doof was weten we nog allemaal. Maar niet gelijk wanneer of voor gelijk wat! Tijdens een schriftelijke test kon wel de eerste die de oplossing had gevonden die luidop voor de hele klas voorlezen, terwijl de Vis streng oplettend door de klas patrouilleerde, of toch maar niemand probeerde te spieken.... . Maar fluisteren kon niet, dan spitsten zijn oren en rukte zijn grijze hoofd naar alle kanten. En liet iemand een regel vallen, dan kwam hij snel naar de goede bank, liet het verdachte stuk hout nogmaals vallen en besloot triomfantelijk "Hawel, verdorie, jongen, dat is wel dééégelijk het zèèlfde !".
De Vis gaf ook les aan "de Walen" en moest dikwijls aan de klas vragen waar we wel gekomen waren. Hadden we geen zin in nieuwe stof, dan gingen we gewoon in de materie een paar lessen achteruit! En als de klasoverste voor de lol de klas in het Frans had voorgesteld begon hij gewoon zijn les in het Frans ... En liep het al eens de spuigaten uit en had hij wild met PS'en gestrooid, dan kon dat meestal na de les met een treurig cadettenfacie opgelost worden. Wat een goeie ziel ! Dan waren er wel anderen ....
Dat zijn hardhorigheid inderdaad tot komische situaties kon aanleiding geven, bewijst ook nog volgende zelf beleefde anecdote, gebeurd in 1957:
Ondervraging aan het bord van een Serge Ghijsdael uit de Latijn Wiskunde sectie (cadet 1955-1959), die behalve wat gekras op het bord, er echt niet veel van terecht brengt. Het gaat over een typisch stoechiometrisch vraagstuk, dat hem in feite geen moer interesseert en hij broebelt zo maar wat in de hoop dat wij hem de oplossing zullen influisteren. De Vis wordt er ambetant van:
Spreek wat luider jongen, .. de jongens horen u niet..!!!
Weer wat gekras op en gebroebel aan het bord, de klas wordt onrustig en de Vis merkt dit ook.. Hij herhaalt zijn bevel, wat aanleiding heeft tot spottend gelach.
Op dat ogenblik begint onze eeuwige grapjas Gilbert Van Hamme, -van je kameraden moet je het maar hebben- te roepen:
Geef hem (ghijsdael) een P.S. Meneer, geef hem een P.S.
En een Ghijsdael maar teken doen dat Van Hamme zijn bakkes moet houden.. Algemene hilariteit. Uiteindelijk begrijpt de Vis toch het geschreeuw van een Van Hamme en gaat op zijn suggestie in:
Wel ja.. we zullen die jongen maar een P.S. geven..
En Serge had zijn P.S. vast en dat bleef ze ook houden. Wat Serge op dat ogenblik van het grapje van Gilbert dacht kunt u wel raden..
* * *
In de Cadettenschool te Laken werden de scheikundelessen gegeven in een zeer goed uitgerust laboratorium dat ook nog als fysicalokaal diende. Het laboratorium was ondergebracht op de eerste verdieping van een gebouw dat uitgaf op de Sint Annadreef. Langs de andere zijde van het zelfde gebouw was de infirmerie en de corps de garde gehuisvest en in het midden van het gebouw bevond zich de gymzaal.
Ofschoon hij geen echte chemicus was, aarzelde een de Vis niet om zijn labojas om te doen en zijn lessen op te smukken met allerlei interessante chemische experimenten. En natuurlijk volgde ik zijn doen en laten met een deskundig oog en dacht hierbij met enige heimwee aan mijn eigen laboratorium thuis.
Wat ik mij nog zeer goed herinner was zijn demonstratie met het toestel van Kipp (3) . Het Kipp- toestel laat toe gassen als waterstof (H2), koolwaterstofdioxide (CO2) en waterstofsulfide (H2S) ex tempore te produceren. Het ex tempore genereren van bepaalde gassen is belangrijk voor het uitvoeren van bepaalde chemische reacties.
Zo werd vroeger (tot eind de jaren zestig) veel gebruik gemaakt van zwavelwaterstof ofte waterstofsulfide (4) in de kwalitatieve minerale chemische analyse: de zogenaamde H2S methode (5) . Voornoemde demonstratie gebeurde nu ter illustratie van een belangrijke Appendix aan ons boek van scheikunde, waarover ik het onmiddellijk zal hebben.
Het betrof Appendix A « Kwalitatieve Analyse » § 2 opsporing van kationen. De meest voorkomende metaalionen kan men indelen in analytische groepen, welke door eenvoudige chemische reagentia (zoutzuur, H2S, NH3 , ) kunnen worden neergeslagen.
Deze neerslagen worden telkens door filtratie (of centrifugatie) van de oplossing, waarin zij ontstaan zijn, gescheiden en in het filtraat worden vervolgens de andere metaalionen opgespoord.
De te volgen analysegang hangt echter af van de al dan niet aanwezigheid van sommige kationen en anionen en onderstelt een zeer grondige kennis van de analytische eigenschappen van deze metaalionen (zie blog III cursiefje « Analytische scheikunde voor bachelors »).
De in het boek van de Appendix A geschetste analysegang gaf maar een flauw idee van de werkelijke gang van zaken en de moeilijkheden die men kan ontmoeten. Als ervaren leraar wist M. Demaecker dit natuurlijk ook en trapte hij niet in die valstrik. Hij had zijn demonstratie goed voorbereid. Maar op dat ogenblik hadden wij nog geen weet van dit alles
- het lessenpakket van de "Vis":
Scheikundeles volgen bij de "Vis" was geen probleem want hij volgde het schoolboek «Beginselen der Moderne Chemie» van A. Delaruelle en A. I. Claes dat uitgegeven was bij de Standaard Boekhandel en uit 2 volumes bestond:
-Volume I Anorganische Chemie -1946-
-Volume II Organische Chemie -1950-
Over de auteurs van dit schoolboek heb ik weinig kunnen terugvinden : André Delaruelle was Inspecteur Middelbaar Onderwijs en Amata Ida Claes was doctor in de wetenschappen.
Het werk was de achtste geheel omgewerkte druk van het handboek Grondbeginselen der Moderne Scheikunde van A. Delaruelle. Deze uitgave was voorzien van een Voorwoord van Prof. J. Gillis, later rector van de Rijksuniversiteit Gent (6) , die het boek zeer lovend beoordeelde:
... Deze "Beginselen der Moderne Chemie" vormen een aantrekkelijk geheel, dat door de leerling en leek met belangstelling zal ingestudeerd en gelezen worden. Dit boek weerspiegelt op eenvoudige en duidelijke wijze de hoofdstukken de hoofdtrekken der moderne chemie, in het kader van het Middelbaar Onderwijs. Het eerste deel doorloopt op historische grondslag, de gedachtengang welke de geleerden heeft gevoerd tot de kennis van de atoomstructuur en van de opbouw der moleculen. Met het natuurlijk systeem der elementen als basis, krijgt men een beeld van de mogelijke verbindingen tussen atomen en wordt het begrip valentie logisch ontwikkeld. De reacties tussen de chemische stoffen kunnen dikwijls in twee richtingen verlopen; dit voert tot de bespreking van het chemisch evenwicht, de reactiesnelheden en de katalysatoren, zoveel noties die aan de basis liggen van de moderne chemische industrie... De stof is aanschouwelijk en tevens boeiend voorgesteld. De lezer volgt de vaste lijn en de logische aaneenschakeling der hoofdstukken en wordt ongemerkt meegevoerd over de moeilijkste vragen heen. Door vele voorbeelden, eenvoudige proeven toont de paedagoog, dat hij meester is in de kunst om een moeilijk vak aanschouwelijk voor te stellen...
Zoals uitdrukkelijk in het Voorbericht vermeld, werd afgezien van het introduceren van de zuur- base theorie van Bronsted en Lewis omdat er nog geen voldoende eensgezindheid daaromtrent bestond en ook omdat deze theorie te ingewikkeld is voor het middelbaar onderwijs..
Voornoemde volumes werden in de jaren vijftig in practisch alle Middelbare scholen in België, ook in de KCS, gebruikt. Het niveau was voor die tijd zeker voldoende, maar is misschien, naar de huidige eisen en normen, ietwat voorbij gestreefd.
Het boek had in de eerste plaats tot doel, door wetenswaardigheden en historische notas, belangstelling voor het vak Chemie op te wekken. Het boek was derhalve veel minder op de praktijk gericht met uitzondering van de Appendix, die de beginselen van de kwalitatieve en kwantitatieve analyse bevat.
Merkwaardig was nu dat in de Bibliografie, die vooraan het schoolboek aangegeven werd, werd verwezen naar... twee boeken die ik nog in mijn kinderjaren gebruikt had:
- "Gij en de Chemie" van H.J. Flechtner (Scheltema en Holkema -1939-) - "Jongens en Scheikunde" van J.C. Alders (Thieme -1938-)
Alleen dit feit was voor mij voldoende om dit schoolboek op een "piedestal" te plaatsen maar ook de inhoud was zeker niet te versmaden:
Volume I omvatte volgende delen, hoofdstukken, paragrafen en genummerde rubrieken:
-Eerste Deel : Algemene Chemie
Hoofdstuk 1 « Zuivere stoffen en Mengsels »: §1 De moleculaire theorie 1- bestaan van moleculen 2- afmetingen van moleculen 3- enkele eigenschappen van moleculen 4- de drie aggregatietoestanden van de stof 5- zuivere stoffen en mengsels §2 Homogene mengsels of ware oplossingen 6- wat zijn homogene mengsels of ware oplossingen? 7- wetten der homogene oplossingen 8- diffusie en osmose 9- scheiding van de bestanddelen van een oplossing §3 Heterogene mengsels 10- wat zijn suspensies en emulsies? 11- scheiding van de bestanddelen bij suspensies en emulsies 12- kolloïdale oplossingen 13- eigenschappen van kolloïdale oplossingen 14- hoofdtypen van kolloïdale oplossingen 15- scheiding van de bestanddelen van een kolloïdale oplossing 16- toepassingen van kolloïden in de biologie en fysiologie, in de artsenijbereidkunde, in de landbouw, in de spijsbereiding, in de nijverheid
Hoofdstuk 2 « Elementen en Verbindingen »: §1 Voorgeschiedenis der Chemie 19 de speculatieve chemie leer van het behoud der stof, de atomistiek, de leer der elementen 20- de alchemie 21- de overgangsperiode: Becher en Stahl §2 De pneumatische Chemie 22- opkomst van de pneumatische chemie 23- ontdekking en bereiding van koolzuurgas 24- ontdekking en bereiding van waterstof 25- ontdekking en bereiding van zuurstof 26- een systematische vorser: Antoine Lavoisier 27- de klassieke proef van Lavoisier: het wezen van de verbranding 28-een vlam is een gloeiende gaskolom 29- de Bunsenbrander 30- laatste stuiptrekkingen van de phlogistontheorie 31- samenstelling van water: water is geen element 32- ontdekking en bereiding van chloor 33- verschil tussen mengsel en verbinding 34- enkele elementen 35- ademhaling en lichamelijke warmte 36- chemische reacties §3 De hoofdwetten der chemische verbindingen 37- wet van Lavoisier: wet van het behoud van massa 38- wet van Lavoisier volgens de moderne opvattingen 39- wet van Proust: wet der constante samenstelling 40- wet van Dalton: wet der eenvoudige gewichtsverhoudingen
Hoofdstuk 3 « De Atoomtheorie »: §1 Atomen 41- de theorie van Dalton 42- de hoofdwetten der chemische verbindingen volgens de atoomtheorie 43- het begrip atoomgewicht 44- het begrip moleculair gewicht 45- gramatoom en grammolecuul 46- aantal moleculen bevat in één mol 47- het chemisch tekenschrift §2 De gaswetten 48- wet van Boyle en Gay-Lussac 49- wet der eenvoudige volumeverhoudingen (Gay-Lussac) 50- wet van Avogadro 51- toepassing: volume van een mol gas 52- moleculen van elementen in gastoestand 53- de formule van water 54- de wet van Gay-Lussac verklaard door de atoomtheorie 55- bepaling van de dampdichtheid van eenstof: methode van Victor Meyer 56- bepaling van het moleculair gewicht: van vluchtige stoffen, van niet-vluchtige stoffen 57- bepaling van het atoomgewicht van een element 58- het begrip chemische affiniteit §3 Indeling der elementen 59- metalen en metalloïden 60- het begrip valentie 61- het periodiek stelsel der elementen 62- de tabel van Mendelejeff
Hoofdstuk 4 « De Atoombouw »:
§1 Atoommodel 63- bestaan van ionen 64- geladen atomen 65- electronen 66- atoommodel volgens Rutherford - Bohr - Sommerfeld 67- atoomnummer 68- electronenbanen en schilstructuur §2 Chemische binding 69- valentie-electronen 70- binding tussen ionen: de heteropolaire binding volgens Kossel 71- stevigheid der heteropolaire bindingen 72- dissociatie van ionen door smelting, door oplossen 73- waterstofverbindingen 74- de electrolyse van water 75- binding tussen atomen: de homopolaire binding volgens Lewis en Langmuir 76- opmerking 77- de metallische binding 78- overgangen tussen de drie soorten bindingen 79- de 18-electronenconfiguratie 80- afmetingen van atomen en ionen 81- kristallen: hoe een kristal groeit 82- kristallen: kristalstelsels §3 De chemische functies 83- de zuurfunctie 84- binairezuren of hydrozuren 85- ternaire zuren of zuurstofzuren 86- opmerking: thiozuren 87- de basefunctie 88- benaming en indeling der basen 89- opmerking: amphoteren 90- de zoutvorming 91- binaire zouten 92- ternaire zouten 93- de oxyden: zuurvormende oxyden (anhydriden), basevormende oxyden
Hoofdstuk 5 « De Chemische Reacties »: §1 Chemisch evenwicht 94- evenwicht bij thermische omzettingen: thermische synthese en thermische dissociatie 95- voorbeeld van thermisch evenwicht 96- invloed van de temperatuur op de ligging van het evenwicht 97- invloed van de druk op de ligging van het evenwicht 98- invloed van de concentratie op de ligging van het evenwicht 99- het begrip reactiesnelheid 100- de wet der massawerling 101- toepassing van de wet der massawerking op de evenwichtreacties 102- evenwicht bij electrolyten: electrolytische dissociatie 103- electrolytische dissociatiegraad 104- evenwicht bij electrolytische dissociaties 105- de wet der massawerking toegepast op zwakke electrolyte: de verdunningswet van Ostwald 106- de wet der massawerking toegepast op sterke electrolyten 107- weinig oplosbare verbindingen: oplosbaarheidsproduct §2 Beschrijving van de bijzonderste chemische reacties 108- hoofdtypen van chemische reacties 109- neutralisatie van een sterk zuur door een sterke base 110- hydrolyse 111- vorming van een neerslag 112- vorming van een gas 113- regel van Berthollet 114- vorming van complexe ionen 115- oxydatie-reductiereacties: begrippen oxydatie en reductie 116- oxyderende stoffen 117- reducerende stoffen 118- de spanningsreeks der metalen
-Tweede Deel : Systematische Chemie
Hoofdstuk 6 « Waterstof en Edelgassen »: §1 Waterstof 120- waterstof: voorkomen, bereiding, eigenschappen §2 Edelgassen 121- geschiedkundige nota betreffende de edelgassen 122- helium: voorkomen, eigenschappen 123- neon: voorkomen, eigenschappen 124- argon: voorkomen, gebruik 125- krypton en xenon: voorkomen, gebruik 126- radon
Hoofdstuk 7 « Metalloïden »: §1 Zevende hoofdgroep : Halogenen 127- algemene eigenschappen der halogenen: het element fluor 129- fluorwaterstof: bereiding, eigenschappen 130- de fluoriden 131- het element chloor: bereiding, eigenschappen, toepassingen 132- chloorwaterstof: voorkomen, bereiding 133- natriumchloride: voorkomen, productie, eigenschappen 134- kaliumchloride: voorkomen 135- algemene eigenschappen der chloriden 136- het element broom: voorkomen, productie, eigenschappen 137- algemene eigenschappen van de bromiden 138- het element jodium: voorkomen, eigenschappen 139- algemene eigenschappen van de jodiden §2 Zesde hoofdgroep : zuurstofgroep 140- het element zuurstof: voorkomen, bereiding, eigenschappen 141- ozon: geschiedkundige nota, voorkomen, eigenschappen 142 water: voorkomen, structuurwater, kristalwater 143- waterstofperoxyde: bereiding, eigenschappen, gebruik 144- het element zwavel of sulfur: voorkomen en productie, allotrope toestanden, eigenschappen 145- zwavelwaterstof: voorkomen, bereiding, eigenschappen, toepassingen 146- sulfiden: algemene kenmerken 147- zwaveldioxyde: voorkomen, bereiding, eigenschappen 148- zwaveltrioxyde: bereiding 149- zwavelzuur: bereiding, eigenschappen, toepassingen 150- algemene eigenschappen der sulfaten §3 Vijfde hoofdgroep : stikstof- fosfor- groep 151- het element stikstof: voorkomen, eigenschappen 152- lucht: samenstelling, vloeibare lucht 153- ammoniak: voorkomen, bereiding, eigenschappen, toepassingen 154- complexvorming bij ammoniak 155- salpeterzuur: bereiding, eigenschappen, toepassingen 156- algemene eigenschappen der nitraten: voorkomen, algemene eigenschappen157- het element phosphor: geschiedkundige nota, voorkomen, bereidin, eigenschappen, toepassingen 158- phosphaten: voorkomen, algemene eigenschappen 159- het element arseen: geschiedkundige nota, voorkomen, toepassingen 160- het element antimoon: geschiedkundige nota, voorkomen, toepassingen §4 Vierde hoofdgroep : koolstofgroep 161- het element koolstof: geschiedkundige nota, voorkomen, algemene eigenschappen, diamant, grafiet, steenkool 162-koolstofdioxyde: bereiding, eigenschappen, gebruik 163- koolstofmonoxyde: vorming, eigenschappen 164- carbonaten: algemene eigenschappen 165- het element silicium: geschiedkundige nota, voorkomen, eigenschappen 166- siliciumdioxyde: voorkomen, eigenschap 167- kiezelzuur en silicaten
Hoofdstuk 8 « Metalen »:
inleiding: 168- indeling der metalen §1 Eerste hoofdgroep : alkali- metalen 169- algemene eigenschappen der alkalimetalen 170- het element natrium: geschiedkundige nota, voorkomen, bereiding, eigenschappen 171- natriumhydroxyde of bijtende soda: bereiding, eigenschappen 172- natriumsulfaat of Glauberzout: eigenschappen, toepassingen 173- natriumthiosulfaat: bereiding, eigenschappen 174- natriumnitraat of Chilisalpeter: voorkomen, gebruik 175- natriumcarbonaat of soda: voorkomen, bereiding, eigenschappen 176- analytische kenmerken van het natriumion 177- het element kalium of potassium: voorkomen, eigenschappen 178- kaliumhydroxyde of bijtende kaliloog: eigenschappen, gebruik 179- kaliumnitraat of salpeter: bereiding, gebruik 180- kaliumchloraat: eigenschappen 181- analytische kenmerken van het kaliumion 182- ammoniumverbindingen 183- analytische kenmerken van het ammonium-ion §2 Tweede hoofdgroep : aardalkali- metalen 184- algemene eigenschappen der aardalkalimetalen 185- het element magnesium: voorkomen, bereiding, eigenschappen, gebruik 186- magnesiumsulfaat of Engels zout: eigenschappen 187- analytische kenmerken van het magnesium-ion 188- het element calcium: geschiedkundige nota, voorkomen, eigenschappen 189- calciumsulfaat: gips, albast 190- calciumcarbonaat: voorkomen, eigenschappen, toepassing 191- calciumoxyde of ongebluste kalk: bereiding, toepassingen 192- calciumsilicaat: eigenschappen 193- analytische kenmerken van het calcium-ion §3 Derde hoofdgroep : aardmetalen B, Al, Sc, Y, La, Ac) inleiding: de aardmetalen 194- het element aluminium: geschiedkundige nota, voorkomen, bereiding, eigenschappen, gebruik 195- aluminiumoxyde: robijn, topaas, amethyst, smaragd 196- aluminiumsulfaat: voorkomen, eigenschappen, gebruik §4 Eerste nevengroep : Cu Ag Au 198- de metalen der nevengroepen 199- het element koper: voorkomen, bereiding, eigenschappen, gebruik 200- koerverbindingen: cupro-verbindingen, cupriverbindingen 201- analytische kenmerken van het cupro-ion 202- analytische kenmerken van het cupri-ion 203- het element zilver: geschiedkundige nota, voorkomen, bereiding, eigenschappen gebruik 204- zilverchloride: eigenschappen 205- zilverbromide: eigenschappen 206- zilvernitraat: bereiding, eigenschappen, gebruik 207 analytische kenmerken van het zilver-ion 208- het element goud: voorkomen, bereiding, eigenschappen, gebruik §5 Tweede nevengroep : Zn Cd Hg 209- het element zink: geschiedkundige nota, voorkomen, bereiding, eigenschappen 210- zinkchloride: bereiding, eigenschappen 211- zinkoxyde: bereiding, eigenschappen, gebruik 212- zinksulfaat: bereiding, eigenschappen, gebruik 213- analytische eigenschappen van het zink-ion 214- het element kwikzilver: geschiedkundige nota, voorkomen, bereiding, eigenschappen, gebruik 215- mercuro-verbindingen 216- analytische eigenschappen van het mercuro-ion 217- mercuriverbindingen 218- analytische eigenschappen van het mercuri-ion §6 Vierde nevengroep : Ge Sn Pb 219- het element tin: geschiedkundige nota, voorkomen, bereiding, eigenschappen, toepassingen 220- stanno-verbindingen: eigenschappen 221-analytische kenmerken van het stanno-ion 221- stanni-verbindingen 222-analytische eigenschappen van het stanni-ion 224- het element lood: geschiedkundige nota, voorkomen, bereiding, eigenschappen 225- loodverbindingen: lood(II)-oxyde, lood(IV)-oxyde 226- analytische kenmerken van het lood-ion §7 Zesde hoofdgroep : Cr Mo W U 227- het element chroom: geschiedkundige nota, voorkomen, bereiding 228- chroomverbindingen : kaliumbichromaat en chroomaluin §8 Zevende hoofdgroep : Mn Ma Re 229- het element mangaan: geschiedkundige nota, voorkomen, eigenschappen, gebruik 230- mangaan verbindingen §9 overgangselementen : Fe - Co - Ni - Ru - Rh - Pd - Os - Ir - Pt 231- het element ijzer: geschiedkundige nota, voorkomen, bereiding, eigenschappen 232- ferro-verbindingen 233- analytische eigenschappen van het ferro-ion 234- ferri-verbindingen 235- analytische eigenschappen van het ferri-ion 236- het element nikkel: geschiedkundige nota, voorkomen, bereiding, eigenschappen, gebruik 237- analytische eigenschappen van het nikkel-ion 238- het element platina: geschiedkundige nota, voorkomen, eigenschappen
-Derde Deel : Nucleaire Chemie
Hoofdstuk 9 « Kernchemie »:
inleiding §1 radioactiviteit 239- ontdekking der radioactieve straling 240- algemene eigenschappen der radioactieve straling 241- ontleding der radioactieve straling: alpha, beta- en gammastralen 242- ontdekking van het element radon 243- het evenwicht radium-radon 244- de desintegratietheorie van Rutherford-Soddy 245- het begrip halveringstijd 246- radioactieve reeksen: radioactief neerslag 247- de uraanreeks 248- de thoriumreeks 249- de actiniumreeks §2 de isotopen 250- de verschuivingsregel van Fajans en Soddy 251- de ontdekking der isotopen 252- betekenis van de atoommassa van een element 253- symbolen der isotopen 254- scheiding der isotopen §3 kernbouw 255- hypothese van Prout 256- kernreacties 257- ontdekking van het neutron 258- nieuwe inzichten in de kernbouw 259- kunstmatigprojectielen 260- kunstmatige reactiviteit 261- het cyclotron 262- energie bij kernreacties 263- de atoombom: kernsplitsing bij uranium 264- de atoombom: de kettingreactie 265- transuranische elementen 266- de vervaardiging van de atoombom 267- industriële uitbating van de "atoomenergie" 268- transmutaties in sterren 269- slotwoord
APPENDIX: een inleiding tot de analytische scheikunde
A- kwalitatieve analyse: opsporing van anionen ; opsporing van kationen
Volume II was van veel kleinere omvang en omvatte volgende delen, hoofdstukken, paragrafen en genummerde rubrieken:
- Inleiding tot de Organische Chemie of Koolstofchemie:
1- voorwerp wat is organische chemie ?- 2- waarom de koolstofverbindingen afzonderlijk behandeld worden 3- indeling van de organische chemie (kwalitatieve analyse van organische verbindingen) 4- opsporing van de bijzondere bestanddelen ener organische verbinding: opsporing van koolstof en waterstof, opsporing van stikstof, opsporing van zwavel, opsporing van halogenen (kwantitatieve analyse van organische verbindingen) 5- bewerkingen der elementair analyse 6- micro-analyse
-Eerste Deel : Aliphatische Verbindingen
Hoofdstuk 1 « Verzadigde Koolwaterstoffen en Afgeleide Verbindingen »:
§1 De alkanen 7- methaan: voorkomen, technische bereiding, bereiding in het laboratorium 8- de reeks der alkanen 9- homologe reeksen 10- de alkylreeks 11- isomerie 12- structuurformules der organische verbindingen 13- normale en vertakte koolstofketens 14- electronenformules der alkanen 15- stereoformules 16- voorkomen van de alkanen 17- algemene en fysische en chemische eigenschappen van de alkanen 18- aardolie of petroleum: geschiedkundige nota 19- distillatieproducten van aardolie 20 de petroleumindustrie §2 Verbindingen van de alkylgroep met de hydroxylgroep 21- eenwaardige alcoholen of alkanolen : samenstelling en benaming 22- structuurformule van de alkanolen 23- electronenformule der alkanolen 24- isomerie bij de alkanolen 25- eigenschappen der alkanolen 26- methanol: voorkomen, bereiding, eigenschappen, gebruik 27- ethanol: voorkomen, bereiding, eigenschappen, gebruik 28- industriële bereiding van ethanol (alcoholische gisting) 29- meerwaardige alcoholen: verbindingen met twee alcoholgroepen 30- meerwaardige alcoholen: verbindingen met drie alcholgroepen 31- derivaten van alcoholen: esters van anorganische zuren 32- derivaten van alcoholen: ethers 33- diethylether: bereiding, eigenschappen, gebruik §3 Verbindingen van de alkylgroep met de groep NH2 34- de aminen: samenstelling en soorten 35- vormingswijze der aminen 36- eigenschappen der aminen §4 Alkananen (alehyden) en alkanonen (ketonen) 37- vormingswijze der alkanalen 38- naamvorming der alkanalen 39- kenmerkende reactie op aldehyden 40- methanal of formaldehyde: voorkomen, bereiding 41- ethanal of acetaldehyde: vormingswijze, eigenschappen 42- alkanonen of ketonen: vormingswijze 43- alkanonen of ketonen: naamvorming 44- structuurformule van de alkanonen 45- propanon of aceton: technische bereiding, eigenschappen, toepassingen 46-algemene eigenschappen van de alkanalen en alkanonen §5 De vetzuren of carbonzuren 47- vetzuren: samenstelling, de carboxylgroep 48- eenwaardige alkaancarbonzuren: formule en vormingswijze 49- eenwaardige alkaancarbonzuren: naamvorming 50- algemene eigenschappen der carbonzuren 51- hydrogeencarbonzuur of mierenzuur: voorkomen, vormingswijzen, gebruik 52- methaancarbonzuur of azijnzuur: voorkomen, bereiding, eigenschappen, gebruik 53- de acetaten 54- propaancarbonzuur of boterzuur 55- hogere alkaancarbonzuren: palmitinezuur en stearinezuur 56- derivaten der alkaancarbonzuren: de esters 57- derivaten der alkaancarbonzuren: de zuurchloriden 58- derivaten der alkaancarbonzuren: de zuuranhydriden 59- dericaten van alkaancarbonzuren: de amiden 60- hydrolyse van zouten van lagere vetzuren 61- evenwicht bij estervorming 62- de vetstoffen (vetten en oliën) 63- algemene eigenschappen der vetstoffen 64- technische toepassingen van vetstoffen 65- tweewaardige vetzuren: algemene samenstelling 66- oxaalzuur of zuringzuur: voorkomen, eigenschappen 67- barnsteenzuur: voorkomen, eigenschappen 68- eenwaardige hydroxyzuren: melkzuur: voorkomen, vormingswijze, eigenschappen, gebruik (optische activiteit en stereo-isomerie) 69- tweewaardige hydoxyzuren: appelzuur: voorkomen, eigenschappen 70- tweewaardige hydroxyzuren: wijnsteenzuur: voorkomen, gebruik, stereo-isomeren 71- tartraten 72- driewaardige hydroxyzuren: citroenzuur: voorkomen, bereidingswijze, eigenschappen
Hoofdstuk 2 « Onverzadigde Koolwaterstoffen »: §1 De alkenen 73- samenstelling der alkenen 74- naamvorming der alkenen 75- structuurformules van de alkenen 76- isomerie bij de alkenen 77- algemene eigenschappen van de alkenen 78- aetheen of aethyleen: voorkomen, bereiding, eigenschappen §2 De alkynen 79- samenstelling van de alkynen 80- aethyn of acetyleen: voorkomen, bereiding, eigenschappen, gebruik 81- opmerking: de alkaandiënen 82- fabricage van steenkoolgas §3 Onverzadigde éénwaardige vetzuren de alkeencarbonzuren 83- oliezuur: voorkomen, bereiding, eigenschappen
Hoofdstuk 3 « Koolhydraten »:
Inleiding 84- samenstelling der koolhydraten §1 Monosacchariden 85- naamvorming der koolhydraten 86- algemene eigenschappen der monosacchariden 87- glucose of dextrose (druivensuiker): structuurformule, voorkomen, vormingswijze, eigenschappen, 88- fructose (vruchtensuiker): voorkomen, eigenschappen §2 Polysacchariden 89- algemene samenstelling der polysacchariden 90- disacchariden: saccharose of rietsuiker: voorkomen, technische bereiding, eigenschappen, gebruik 91- disacchariden: lactose: voorkomen, technische bereiding 92- disacchariden: maltose of moutsuiker: voorkomen, bereiding, eigenschappen en gebruik 93- hogere polysacchariden: zetmeel: voorkomen, bereiding, eigenschappen, gebruil 94- bier: geschiedkundige nota, bereiding van bier, samenstelling van bier, soorten bier 95- hogere polysacchariden: cellulose of celstof: voorkomen, samenstelling 96- technische toepassingen van cellulose 97- hogere polysacchariden: glycogeen: voorkomen, eigenschappen
Hoofdstuk 4 « Eiwitstoffen, Enzymen, Vitaminen, Hormonen »: §1 Eiwitstoffen 98- samenstelling der eiwitstoffen: proteïnen en proteïden 99- eigenschappen van de eiwitstoffen §2 Enzymen 100- samenstelling en indeling van de enzymen §3 Vitaminen 101- eigenschapping en indeling van de vitaminen §4 hormonen 102- definitie en werking: voorbeelden
-Tweede Deel : Aromatische Verbindingen
Hoofdstuk 5 « Carbocyclische Verbindingen »:
Inleiding: de carbocyclische en heterocyclische verbindingen §1 Benzeen en benzeenderivaten 103- benzeen: voorkomen, bereiding, structuurformule van Kekulé, eigenschappen, gebruik 104- koolwaterstoffen van de benzeenreeks 105- isomerie bij de homologen van de benzeenreeks 106- §2 Aromatische aminen 107- phenylamine of aniline: voorkomen bereiding, eigenschappen §3 Fenolen 108- algenene samenstelling en eigenschappen van fenolen 109- fenol of carbolzuur: voorkomen, bereiding, eigenschappen, gebruik 110- cresol of hydroxytoluol: voorkomen, eigenschappen 111- trinitrotoluol of picrinezuur : voorkomen, vormingswijze, eigenschappen 112- meerwaardige fenolen: hydrochinon en pyrogalluszuur §4 Aromatische alcoholen 113- samenstelling van aromatische alcoholen 104- benzylalcohol of fenylmethanol: vormingswijze, eigenschappen en gebruik §5 Aromatische aldehyden 115- benzaldehyde of fenylmethanal: voorkomen, vormingswijze, eigenschappen §6 Aromatische zuren 116- benzoëzuur of benzeencarbonzuur: voorkomen, vormingswijzen, eigenschappen en gebruik 117- salicylzuur of ortho-oxybenzoëzuur 118- galluszuur §7 Koolwaterstoffen met gecondenseerde benzeenringen 119- naphtaleen : structuurformule, voorkomen, eigenschappen 120- anthraceen: structuurformule, voorkomen §8 De hydro- aromatische verbindingen of cyclohexaanderivaten 121- definitie van hydro-aromatische verbindingen 122- de terpenen 123- rubber of caoutchouc: geschiedkundige nota, chemie van de rubber, synthetische rubber §9 plastica 124- definitie en indeling 125- geschiedkundige nota 126- de bijzonderste soorten van plastica
- nabeschouwingen:
In tegenstelling met vele van mijn klasgenoten was scheikunde voor mij veeleer een spelletje. Zij wisten natuurlijk niet dat scheikunde voor mij een hobby was, die al dateerde uit mijn kinderjaren. Veel wat de "Vis" ons vertelde was mij al bekend. Er was in mijn jeugd het fameuze boek van Alders « Jongens en Scheikunde » geweest, dat mij zeer veel over de "systematische scheikunde" geleerd had. In scheikunde haalde ik dan ook zeer hoge cijfers.
En nochtans was ik ergens gefrustreerd, want ik vond dat het schoolboek van Delaruelle enerzijds geen historische informatie gaf over andere interessante en belangrijke elementen, zoals cobalt, barium, lithium.. en ook dat er te weinig aandacht werd geschonken aan vraagstukken.
De historische informatie over de elementen vond ik enkele jaren later in een onooglijk boekje in de Prisma-reeks: « De Ontdekking der Chemische Elementen » van Helen Miles Davis (Het Spectrum -1965-).
Ook wat de organische scheikunde betrof, was mijn weethonger niet voldaan. Nochtans had de "Vis" de biologielessen in rhetorica al vervangen door enkele lessen in de organische chemie, die veel verder reikten dan het boek van Delaruelle en Claes. De brave man had immers vernomen dat wij (de vier Grieks-Latinisten) hadden geöpteerd voor een universitaire studie en hij oordeelde dat enkele bijkomende lessen in chemie van veel meer nut waren dan wat wetenswaardigheden over plantjes en diertjes....
(Hoofdstuk 12 "Biowetenschappen in het Hoger Middelbaar")
§ 12.1 Elementaire Biologie met de "Vis"
In de Cadettenschool te Laken was het onderwijs in de biowetenschappen beperkt tot een uurtje per week en dan nog alleen gedurende de laatste twee jaren. Het vak werd in mijn tijd gegeven door de Vis, de man die ook scheikunde doceerde. Zoals in een vorig cursiefje aangegeven was hij van vorming landbouw- of bosbouwingenieur ik vermoed dat hij zijn diploma had verworven aan de Gentse Universiteit- en was hij uiteraard wel bevoegd in deze materie.
De lessen gingen door in het laboratorium van de cadettenschool. Maar in tegenstelling met de scheikundelessen, was onze de "Vis" steeds in burgerkledij en kwam er hier dit keer geen laboratoriumjas bij te pas.
Van de inhoud van de cursus-zelf herinnerde ik mij echter zeer weinig en ik besloot dan ook maar een oud- klasgenoot Jean-Pierre Vercruysse te contacteren. Die herinnerde zich nog dat de cursus over Mendel, Lamarck, Darwin en Co ging en dat er geen schoolboek voorhanden was. Alles moest netjes in een schrift (type copybook) genoteerd worden. En natuurlijk was het schrift van mijn klasgenoot, net zoals het mijne trouwens, zoek geraakt.
Zijn opmerking over Mendel deed bij mij echter een belletje rinkelen: ik herinnerde mij plots dat de Vis het ook nog had gehad over een zekere Hugo de Vries (1) en over kruisingen met Drosophila, het bekende fruitvliegje. Hugo de Vries (1848-1935) was een Nederlands bioloog en één der eerste genetici en dit gegeven deed mij onmiddellijk denken aan Wageningen en de bekende Landbouwhogeschool (2) . Het leek mij evident dat een landbouw- ingenieur als de Vis deze school kende want ook in het buitenland was deze hogeschool vermaard. Aan deze hogeschool was nu een zekere Dr E. Reinders verbonden, een naam die mij sinds mijn verblijf aan de Gentse Universiteit (1958) bekend was (zie blog III).
En zo kwam ik uiteindelijk op het spoor van het vierdelige « Leerboek der Natuurlijke Historie » dat uit een tweedelig « Leerboek der Dierkunde » (auteur Ritzema Bos) (3) en een tweedelig « Leerboek der Plantkunde » (auteur Eidert Reinders) (4) bestond en waarvoor Dr Reinders ook nog als redactiecoördinator optrad.
Deze vier boeken uitgegeven bij J.B. Wolters dekten het volledige biologieprogramma (van wat toen) de H.B.S. heette, de lycea en de gymnasia. Het heeft mij heel wat moeite gekost om deze boeken in handen te krijgen. Het is op dat ogenblik dat ik tot de conclusie kwam dat er in het biowetenschappelijk onderwijs toch wel een en ander ontbrak. Was dit zeker het geval in de Cadettenschool in Laken, dan was dit evenzeer het geval in het middelbaar onderwijs in België.
Het « Leerboek der Plantkunde Deel II- » bestemd voor de hogere humaniora bevatte naast Biologie en Praktijk en Samenvattingen een zestal hoofdstukken, waarvan de precieze inhoud in een volgend cursiefje gegeven wordt. Hoofdstuk 1 handelde over de cytologie en histologie bij planten. Hoofdstukken 2 en 3 over de bastaarderings en afstammingsleer; ongeveer de materie, die de Vis in zijn lessen behandeld had en wel op een zeer beknopte wijze. Ik ben er dan ook van overtuigd dat onze de Vis dit prachtige leerboek heeft gebruikt voor zijn lessen.
De andere hoofdstukken 4, 5, en 6 handelden over de plantenfysiologie, de geobotanie en de thallofyten (wieren en zwammen). Het komt mij voor dat de Vis ook nog een en ander thema uit de plantenfysiologie heeft besproken, maar ik kan mij natuurlijk vergissen
Het « Leerboek der Dierkunde Deel II- » was evenzeer bestemd voor de hogere humaniora en omvatte naast een inleidend hoofdstuk over wat Leven is, een omvangrijk hoofdstuk over de ongewervelde dieren waarin achtereenvolgens de protozoa (eencelligen of oerdieren), de coelenterata (holtedieren), de echinodermata (stekelhuidigen), de mollusca (weekdieren), de vermes (wormen), en de arthropoda (geleedpotige dieren) besproken werden. Een tweede omvangrijk hoofdstuk ging over de bouw en de levensverrichtingen van de Mens (anatomie en fysiologie). Dit laatste hoofdstuk sloot af met enkele gegevens over de fossiele Mens.
Er was echter aan de Cadettenschool geen of zeer weinig ruimte of tijd voor Dierkunde. Toch werden de Protozoa besproken en voornamelijk de ziekteverwekkers Entamoeba histolytica (dysenterie) en Plasmodium vivax (malaria). Vermoedelijk omwille van het koloniaal verleden van de lesgever? Verder was er natuurlijk het onvermijdelijke en klassieke pantoffeldiertje (Paramaecium) dat wel in elke biologieklas besproken en onder de microscoop bekeken wordt. En ook in het laboratorium van de Cadettenschool was een lichtmicroscoop voorhanden.
Meer materie dan het klassieke voorziene leerplan voorzag zat er niet in. Biowetenschappen vormde immers geen onderdeel van het toelatingsexamen KMS en dus...
Na de eerste winding van de didactische spiraal van de biowetenschappen (lagere humaniora -Sint Lodewijkscollege-) miste ik nu ook nog -voor een groot deel- de tweede winding van deze spiraal (hogere humaniora -Koninklijke Cadettenschool-). Tenminste als ik mij baseer op wat in Nederland in de H.B.S. onderwezen werd onder druk van de Landbouwhogeschool van Wageningen, een Instituut dat de "Vis" als landbouwingenieur natuurlijk moest kennen.
Nabeschouwingen
Volgens Guy Stévin (5) is het maar vanaf het schooljaar 1956-1957 dat door toedoen van kolonel De Dack ook de biowetenschappen in het leerplan van de Cadettenschool opgenomen werden. Zodoende eerbiedigde de school vanaf dit moment ook op het vlak van de biowetenschappen de richtlijnen en eisen van het Ministerie van Nationale Opvoeding, wat voor de homologatie van de diploma's wel noodzakelijk was. Voor de Grieks-Latinisten betekende dit dat er een wekelijks uurtje biologie bijkwam en dat er van een ander vak een uurtje af moest.
Ik vermoed dat dit uurje afgeknepen werd van het vak scheikunde. Aan de lesuren wiskunde bvb mocht niet getornd worden want absoluut noodzakelijk voor het toelatingsexamen KMS. Het resultaat van dit alles was wel dat oud-cadetten niet goed voorbereid waren op het universitair biowetenschappelijk leerprogramma (zie blog 3). Ik vermoed echter dat deze voorbereiding ook in andere middelbare onderwijsinstellingen wel wat te kort schoot. De leerboeken van Eidert Reinders respectievelijk Ritzema Bos, hadden hier ongetwijfeld een belangrijke positieve bijdrage kunnen leveren. Maar deze referenties waren ons totaal onbekend en jammer genoeg heeft de "Vis" ook nooit deze referenties opgegeven of aangeprezen....
In de jaren vijftig was er in het secundair onderwijs practisch geen sprake van wat men nu de evolutiebiologie (Darwin en Co) noemt. Dit deel van de biologie was(is) nochtans uiterst belangrijk voor het verkrijgen van een wetenschappelijk verantwoord wereldbeeld. Het katholicisme stond via zijn encyclieken (zie blog I) erg huiverig t.o.v. deze discipline en dit uitte zich uiteraard ook in het onderwijs inclusief het staatsonderwijs. Het is maar in de zestiger jaren dat ik mij heb beginnen rekenschap geven, hoezeer ik in mijn jeugdjaren om de tuin werd geleid en dat wat men de Schepping pleegt te noemen pure nonsens was.
§ 12.2 Elementaire Plantkunde met Eildert Reinders
(Hoofdstuk 12 "Biologie in het Hoger Middelbaar")
§ 12.2 Elementaire Plantkunde met Eildert Reinders
Zoals in voorgaand cursiefje aangegeven werd ook in de Cadettenschool de Biologie stiefmoederlijk behandeld en was het maar onder kolonel Dedack (1957) dat het vak weer geïntroduceerd werd. Voor de lessen werd beroep gedaan op "de Vis", een landbouwingenieur, wat uiteraard een gelukkige keuze was. In Nederland werd Biologie beschouwd als een belangrijk vak en er bestonden tal van schoolboeken, die de leerstof uitgebreid behandelden. Zo waren er bvb de tweedelige leerboeken van respectievelijk Plantkunde (Eildert Reinders) en Dierkunde (Ritzema Bos) specifiek bestemd voor de H.B.S. Zowel Reinders als Bos waren later verbonden aan het bekende Landbouwinstituut van Wageningen. Het lijkt mij dan ook evident, dat een "de Vis" deze monografieën kende.
Ziehier nu een inhoudsoverzicht van het « Leerboek der Plantkunde Deel II- » waaruit de "Vis" vermoedelijk geput heeft voor zijn lessen:
Hoofdstuk 1 « Cel-theorie »
A) Celleer of cytologie
§1 inleiding §2 de plantencel §3 scheikundige eigenschappen van de protoplast §4 ontdekking van de protoplast §5 celkern of nucleus §6 de plastiden of chromatoforen §7 de celwand §8 dierlijke cellen §9 eencellige wezens, draadwieren §10 de turgor §11 plasmolyse §12 reservestoffen
B) Vorming van nieuwe cellen:
§13 panmeristische celdeling §14 kerndeling §15 meristemen of deelweefsels
C) Weefselleer of histologie (anatomie van stengel, blad en wortel):
§16 weefsels §17 opperhuid of epidermis met huidmondjes §18 weefselsoorten, pompoenstengel, Cucurbita melanosperma (a- opperhuid, b- collenchym, c- sklerenchym, d- parenchym of grondweefsel, e- vaattbundelweefsel, f- xyleem, g- floëem, h- cambium of teelt-laag) §19 bouw van de tweezaadlobbigen (dicotylen) stengel, secundaire diktegroei (a- primaire stengel b- de stengeltop c- grote periode van Sachs d- secundaire dikte groei) §20 houtige stammen en takken §21 kurkweefsel met bastporiën §22 het secundaire hout §23 bouw van de eenzaadlobbigen (monocotylen) stengel §24 het blad §25 de wortel(a- het wortellichaam b- de worteltop)
D) Voortplanting der bedektzadigen, varens en mossen, generatiewisseling
§26 geslachtelijke en ongeslachtelijke voortplanting
I- Geslachtelijke voortplanting der bedektzadigen:
§27 de stamper §28 de zaadknop §29 de reductiedeling §30 stuifmeel of pollen, stuifmeelbuis §31- reductiedeling in de zaadknop §32 bevruchting bij de bedektzadigen
II- Voortplanting der Varens:
§33 sporevorming aan de vareplant §34 geslachtelijke voortplanting der varenprothallia, generatiewisseling
III- Voortplanting der Mossen
§35 vegetatieve voortplanting der mossen §36 vergelijking met de varens
IV- Verband tussen sporeplanten en zaadplanten:
§37 vergelijking met de bedektzadigen §38 toestand bij de zaadplanten(zie ook §§26 tot 32 en hoofdstuk 7 §3 van deel I) §39 overeenkomsten sporeplanten en bedektzadigen
V- Voortplanting van paardestaarten en wolfsklauwen (zie onder hoofdstuk 3)
E) Terugblik plantenanatomie
§40 de cel als eenvoudigste organisme §41 hogere planten als cellenstaten §42 grens tussen planten- en dierenrijk
Hoofdstuk 2 « Bastaarderingsleer »
A) Eenvoudige kruisingsverschijnselen
§43 inleiding §44 wetten van Mendel (mono- hybride kruisingen) §45 bespreking van de eerste twee wetten van Mendel §46 terugkruising §47 dominerende en recessieve kenmerken §48 wetten van Mendel (di- hybride kruisingen) §49 schema der kruisingen §50 nieuwe standvastige rassen §51 tri-, tetra-, en poly- hybride kruisingen §52 geldigheid der Mendelwetten §53 overerving van het geslacht
B) De mendelende factoren zetelen in de kernlissen
§54 de celkern als drager van de mendelende eigenschappen §55 bastaardsplitsing en reductiedeling §56 discontinuïteit, vergelijking met de atoomtheorie
C) Ingewikkelder kruisingsverschijnselen
§57 verborgen erffactoren (kryptomerie) §58 polymerie §59 epistasie en hypostasie §60 soortbastaarden §61 schijnbare standvastigheid §62 Morgans chromomerentheorie de fruitvlieg- §63 factorenkoppeling §64 graden van koppeling §65 volstrekte koppeling van het geslacht §66 erfelijke eigenschappen in het cytoplasma gelegen §67 enthybriden
Hoofdstuk 3 « De afstammingsleer »
§68 Inleiding
A) Geschiedenis van de Aarde in hoofdtrekken
§69 grondbeginsel der geologie §70 oertijd der Aarde (archaeïcum) en voortijd (algonkium) §71 het oude tijdvak of palaeozoïcum) cambrium, siluur en devoon, carboon en perm- §72 het secundair tijdvak (mesozoïcum) de middeleeuwen der Aarde §73 het nieuw tijdvak (neozoïcum) de tertiaire en de quartaire periode §74 tijdruimten
B) Inleiding tot de afstammingsleer
§75 het vraagstuk der doelmatigheid §76 het vraagstuk der vormverwantschap §77 het vraagstuk der toenemende ontwikkelingshoogte §78 het soortbegrip bij Linnaeus §79 de soorten sedert de Schepping constant?
C) De afstammingsleer vóór Charles Darwin
§80 de grenzen der groepen zijn onscherp §81 de ladder der dieren (échelle animale) §82 veranderlijkheid (variabiliteit), en kruising der soorten §83 descendentie- hypothese §84 oorzaken der veranderlijkheid en der toenemende ontwikkeling volgens Lamarck §85 Cuvier als opponent van de descendentie- theorie §86 de katastrofentheorie van Cuvier
D) De afstammingsleer volgens Darwin
§87 leven van Charles Darwin §88 endemische soorten der Galapagos- eilanden §89 de fauna en flora der vastelanden §90 verder leven van Darwin §91 Darwins afstammingshypothese §92 het stamboombegrip §93 afstammingsleer en vormverwantschap, de soortenstamboom §94 waarde van dergelijke bespiegelingen §95 de afstammingsleer en de typen, klassen en orden §96 rudimentaire overblijvende delen §97 abnormaliteiten §98 het convergentie-verschijnsel: parallelisme §99 de palaeontische gegevens en de afstammingsleer §100 polyfyletische afleidingen §100(bis) oudste vaatplanten §101 ontogenie biogenetische grondwet van Haeckel §102 het gewei der herten §103 de serodiagnostische verwantschap §104 de onomkeerbaarheid der evolutie wet van Dollo §105 succes der afstammingsleer
E) Oorzaken der evolutie volgens Darwin: selectietheorie
§106 inleiding §107 het kweken van tamme rassen §108 de selectie-hypothese §109 snelheid der voortplanting §110 rol der plagen §111 evenwichtsverhoudingen §112 samenwerking §113 "verklaring" van bijzondere gevallen - adaptatiejacht §114 beschermende kleuren en vormen ("mimicry" of nabootsing) §115 waarschuwende kleuren §116 nabootsing §117 sexueel diformisme (tweevormigheid der geslachten) §118 hoofdargumenten voor de selectie- hypothese (a- de ervaring van kwekers en fokkers b- de aannemelijkheid c- concurrentiestructuur van de adaptaties) §119 bezwaren tegen Darwins selectie-hypothese (a- de nutteloosheid zelfs schadelijkheid der begintoestanden b- nutteloze kenmerken c- onjuistheid der grondslagen van de selectietheorie) §120 het teruglopen of regressie van kenmerken §121 sprongvariaties §122 de mutatie-theorie van Hugo de Vries
F) Analyse der variabiliteit: discontinuïteit der vormen
§123 de elementaire soorten van Jordan §124 variëteiten §125 modificaties het verschil tussen kenmerk en eigenschap §126 invloed van temperatuur, klimaat, voedsel §127 dubbele adaptaties §128 de gevoelige periode §129 modificaties in getal en maat §130 de toevalskromme §131 erfelijkheid der modificaties §132 zuivere lijnen, transgressie, populaties §133 mutaties onder streng bekende omstandigheden §134 discontinuïteit
G) Afstammingsleer en proefondervindelijke erfelijkheidsleer
§135 Darwins selectie-hypothese en de analyse der variabiliteit §136 andere verklaringshypothesen
H) Ontstaan van het leven op Aarde
§137 ontstaan van het leven
Hoofdstuk 4 « Plantenfysiologie »
I- Stofwisseling der planten
A- Ademhaling bij gewone planten:
§138 ter herinnering §139 afgifte van koolzuur §140 verbruik van zuurstof §141 het volume afgegeven koolzuur is even groot als het volume opgenomen zuurstof, althans in gewone gevallen §142 invloed van de temperatuur §143 geval der vette zaden §144 plantaardige warmte
B- Voeding der planten:
I- De koolzuurassimilatie
§145 kringloop der koolstof voortdurende aanvoer van arbeidsvermogen door de zon §146 koolzuuropname in de zon §147 zuurstofafgifte door waterplanten §148 zetmeelvorming in het licht §149 afdrukken van fotos op bladeren §150 ademhaling gedurende de assimilatie §151 bonte bladeren §152 functies der chloroplasten §153 bladgroen of chlorofyl §154 invloed van de kleur van het licht op de assimilatie §155 functies van het blad §156 diffusie door de huidmondjes §157 opvallende adaptaties §158 hoeveelheid der gewonnen assimilaten §159 invloed der omstandigheden op de assimilatie §160 schaduw- en kamerplanten §161 lekkage van de koolstofkringloop
II- Voeding met stoffen uit de grond
§162 inleiding §163 tien elementen zijn onmisbaar §164 kunst- en stalmest §165 deficiëntieziekten §166 opname van minerale bestanddelen uit de grond §167 planten lossen aardbestanddelen op §168 het opnemen en het vervoer van water en voedingszouten §169 de worteldruk §170 de zuigkracht der bladeren §171 een merkwaardige manometer §172 pompwerking door levende elementen §173 verwerking der zouten §174 vervoer der assimilaten
III- De kringloop van de stikstof
§175 inleiding §176 Clostridium pasteurianum §177 Azotobacter §178 stikstofbinding door vlinderbloemigen knolletjesbacteriën - §179 nitrificatie nitrobacteriën- §180 ingrijpen van de mens
IV- Mineralisering van resten door gisting (rotting) :
§181 opruiming door hogere dieren en microben §182 intramoleculaire of anoxydatieve ademhaling §183 gisting door biergist saccharomyces- soorten- §184 andere gistingsprocessen §185 biologie van de grond §186 terugblik: stofwisseling der aarde
II- Groei
§187 waar groeit een plant? §188 de grote periode §189 groeimeter §190 groei en temperatuur §191 groei en licht §192 groeistoffen §192(bis) fotoperiodiciteit §193 het ontluiken §194 de ontkieming
III- Prikkelbewegingen
§195 plasmastromingen §196 geotropie: richtende werking der zwaartekracht §197 fototropie §198 andere bewegingen (chemotropie en hydrotropie)