Wikipedia

Wet van de communicerende vaten: verschil tussen versies

Interactief door geschiedenis bladeren
← Oudere bewerkingNieuwere bewerking →
Verwijderde inhoud Toegevoegde inhoud
VisueelWikitekst
k Onzin eruit, wet centraal
Regel 1:
[[Bestand:Communicating vessels.png|thumb|right|300px|Communicerende vaten]]
De '''wet van de communicerende vaten''' is een regel uit de [[natuurkunde]] die eigenlijk ''de wet van het communicerende vloeistofpeil'' zou kunnen heten. De wet zegt, dat in twee vaten die met elkaar verbonden zijn, de vloeistof in beide vaten altijd even hoog zal staan. Het woord ''communiceren'' moet in dit geval opgevat worden als uitwisselen: als twee watervaten vloeistof kunnen uitwisselen, dan communiceert het waterpeil in de ene met het peil in het andere vat. Voorwaarde daarvoor is dat de [[luchtdruk]] boven de vaten gelijk is, wat bij open vaten gewoonlijk het geval is.
De '''wet van de communicerende vaten''' is een regel uit de [[natuurkunde]] die aangeeft dat in open vloeistofreservoirs, die voor de vloeistof onderling onder het vloeistofniveau zijn verbonden, het vloeistofpeil altijd even hoog staat. De vaten ''communiceren met elkaar'', dat wil zeggen, ''ze staan met elkaar in verbinding''. Zodra er een verstoring van het vloeistofpeil optreedt kan er daardoor een [[Stromingsleer|uitwisseling]] van [[vloeistof]] plaatsvinden, zodat het evenwicht wordt hersteld. De wet is alleen van toepassing op open vaten waarin zich een [[Homogeniteit (mengsel)|homogene]] vloeistof bevindt en die aan een gelijke [[zwaartekracht]] onderhevig is en waarboven een gelijke [[luchtdruk]] heerst. De snelheid waarmee de vloeistofniveaus aan elkaar gelijk worden gemaakt hangt af van de doorstroomopening van de verbinding en de viscositeit van de vloeistof. De wet is gebaseerd op het natuurkundige feit dat in deze situatie de [[hydrostatische druk|druk]] in de vloeistof gelijkelijk is verdeeld.
 
Communicerende vaten zoals in deze wet bedoeld komen in de praktijk niet frequent voor. In veel situaties waarin vaten wel communiceren heerst in tenminste een van de vaten een afwijkende (lucht)druk, bijvoorbeeld omdat het een gesloten vat betreft, en is de wet niet van toepassing. Een [[gieter]] en een [[Koffiekan|koffie]]- of [[Theepot|theekan]] zijn concrete voorbeelden waarin de wet van toepassing is. Het [[Peil|waterpeil]] in de tuit staat altijd even hoog als in het waterreservoir. Dit geldt zolang de positie van beide dusdanig is dat er geen vloeistof wegstroomt. De afmetingen van deze 'vaten' zijn dusdanig klein dat er geen verschillen in zwaartekracht of luchtdruk te verdisconteren zijn. Theoretisch zou het toevoegen van een [[Groenbemesting|groenbemester]] respectievelijk thee een [[Dichtheid (natuurkunde)|dichtheidsverandering]] kunnen geven die zich niet noodzakelijkerwijs direct in de tuit manifesteert, waardoor er zich tijdelijk een (miniem) hoogteverschil zou kunnen voordoen. Door homogenisering van de vloeistof zal dit verschil weer verdwijnen. Een [[peilbuis]] aan een vloeistofreservoir, zoals een [[koffiezetapparaat]] of een [[waterkoker]] is eveneens een praktische toepassing van communicerende vaten. Er schuilt een voordeel in deze toepassing, de [[Turbulente stroming|turbulentie]] van het kokende water dringt minder door in de dunne buis, zodat het afleespeil rustiger is. Een [[rietje]] in een [[Drinkglas|glas]] met vloeistof is een voorbeeld van een bijzondere vorm van communicerende vaten. De 'vaten' zijn namelijk [[Middelpunt|concentrisch]], het ene bevindt zich binnen het andere. Een open [[pipet]] dat in de vloeistof wordt gestoken is net zo'n systeem. Zodra de opening echter wordt gesloten heerst er boven de vloeistof een andere druk en gaat de wet niet meer op.
==Drukverschillen==
[[Afbeelding:Barometer Goethe 02.jpg|thumb|right|300px|[[Barometer#donderglas|Stormglas]] of waterbarometer: de bol is geen open vat, dus de vaten communiceren niet volledig]]▼
Als de luchtdruk boven een van vaten hoger is, communiceren ze in zekere zin nog wel, dat wil zeggen, ze beïnvloeden elkaar, maar de vloeistofniveaus worden niet gelijk. Dat kan bijvoorbeeld het geval zijn als een van de vaten luchtdicht afgesloten is. Drukverschillen kunnen ook anders ontstaan, bijvoorbeeld als je een auto opkrikt met een [[hydrauliek|hydraulische]] [[krik]]: met een lange [[hendel]] zet je een (smal) vat met olie onder druk. Al doende pers je kleine hoeveelheden vloeistof in een breed vat, zodat daar het hogere vloeistofniveau de auto omhoog duwt.
Bij hevelen (zie de [[#hevelproef|hevelproef]]) zijn drie vaten betrokken: de twee glazen zijn twee vaten die communiceren via het verbindingsslangetje. Dit slangetje is eigenlijk een derde vat. In het slangetje is geen lucht en dus geen luchtdruk, daarom communiceert de waterhoogte daar niet met de glazen. Toch verbindt het de vloeistoffen in de glazen met elkaar, en dat is voldoende.
 
In de natuur is de kans dat waterbekkens ondergronds met elkaar of met een [[Meer (watervlakte)|meer]], [[zee]] of [[oceaan]] verbonden zijn reëel. Als de afmetingen en afstanden groot zijn bestaat de kans dat zwaartekracht en luchtdruk verschillen, waardoor de niveaus niet meer exact aan elkaar gelijk kunnen zijn. Ook verschillen in dichtheid (bijvoorbeeld door [[Zout water|zout]], [[Zilt water|zilt]], [[Brak water|brak]] en [[zoet water]] of door temperatuurverschillen) kunnen voor niet-corresponderende niveaus zorgen. Bovendien kan de doorstroming in de verbindende watergang beperkend werken, waardoor de snelheid van vereffening traag is.
==Voorbeelden==
 
* '''Gieter''' - Een gieter bestaat eigenlijk uit twee communicerende vaten. De tuit is het ene vat, de gieter zelf is het andere. Bij een volle gieter zijn die vaten onder water met elkaar verbonden, ze communiceren dus. Het water in de tuit staat altijd even hoog als in de gieter zelf.
==Wanneer de wet niet geldt==
* '''Rietje''' - Als we een rietje halfvol zuigen en dan afdekken met een vingertop kan het water niet meer terug stromen doordat de luchtdruk in het rietje anders is dan in het glas. In termen van de natuurkundige wet: het water in het rietje kan niet meer volledig communiceren met dat in het glas. In een dun rietje zal water overigens altijd iets hoger staan dan in het glas. Dit komt door [[capillariteit]].
▲[[Afbeelding:Barometer Goethe 02.jpg|thumb|right|300px|Een [[Barometer#donderglas|Stormglaswaterbarometer]] of waterbarometer: de bol is geen open vat, dus de wet van de communicerende vaten communicerengeldt niethier volledigniet]]
*'''Barometer''' De [[barometer]] werkt precies zoals het rietje in het vorige voorbeeld. In de loop van de dagen verandert de luchtdruk, dus ook het drukverschil met het gesloten vat.
Als vaten wel verbonden zijn, maar de omstandigheden rond de vaten verschillen, als bijvoorbeeld de luchtdruk boven een van vaten afwijkt, zullen de vloeistofniveaus niet gelijk worden. Drukverschil ontstaat bijvoorbeeld als een van de vaten luchtdicht afgesloten is. Een vloeistof[[barometer]] heeft twee reservoirs die met elkaar in verbinding staan. Het ene is met de atmosfeer verbonden, in het andere heerst een [[vacuüm]]. De wet geldt dus niet, maar het niveauverschil is wel een maat voor de [[Luchtdruk|atmosferische druk]]. In een pipet met [[Pipetteerballon|ballon]] dat in een vloeistof wordt gehouden heerst in de ballon een andere druk dan er omheen. Een [[Waterslot (sifon)|sifon]] wordt gebruikt om de lucht in een gesloten vat af te sluiten van de atmosferische druk. Hier is het verschil tussen de niveaus in beide vaten een indicatie voor het drukverschil. Een [[hydrauliek|hydraulische]] [[krik]] heeft twee gesloten, onderling verbonden reservoirs. Een [[hevel]] is bedoeld om twee vaten die zich op ongelijke hoogte bevinden tijdelijk te laten 'communiceren'. Het vloeistofpeil kan per definitie niet gelijk worden. De wet is in deze en veel andere gevallen niet van toepassing.
* '''Hevelen''' - Bij hevelen wordt een slang helemaal gevuld met vloeistof, bijvoorbeeld dieselolie. Wanneer nu het ene eind in een volle, hooggeplaatste tank gelegd wordt en het andere eind ondergedompeld wordt in een laaggeplaatste lege tank, dan loopt die laatste vanzelf vol. De bezitter van een motorboot heeft een [[hevelpomp]]je aan boord waarmee hij de oliestroom op gang brengt van de opslagtank op de kade naar zijn veel lager gelegen tank. Daarna loopt het in alle rust, zodat dezelfde truc ook gebruikt wordt om geruisloos diesel uit vrachtwagens te stelen.
 
==Trivia==
* Een [[analogon]] van de wet op de communicerende vaten is de [[ladingsvereffening]] van [[statische elektriciteit]].
 
[[Categorie:Natuurkundige wet|Communicerende vaten]]
Overgenomen van "https://nl.wikipedia.org/wiki/Wet_van_de_communicerende_vaten"