Het Weer
Naam:
Naam partner:
Klas:
_____________________________________
_____________________________________
__________
Het Weer
NASK
Inhoud
Inleiding __________________________________________________________________ 4
1.
2.
3.
4.
Werkwijzer _____________________________________________________________ 5
1.1
Projectboekje ____________________________________________________________ 5
1.2
Logboek _________________________________________________________________ 6
Broeikas Aarde, ‘een leefbare temperatuur’ __________________________________ 7
2.1
Energiehuishouding van de Aarde ____________________________________________ 8
2.2
Het meten van temperatuur _______________________________________________ 16
2.3
Plaatselijke temperatuur __________________________________________________ 12
Drukkende Atmosfeer ___________________________________________________ 18
3.1
Luchtdruk ______________________________________________________________ 18
3.2
Luchtdruk meten_________________________________________________________ 22
3.3
Luchtdruk op Aarde ______________________________________________________ 21
3.4
Coriolis effect ___________________________________________________________ 23
Nederlands weer _______________________________________________________ 24
4.1
Faseovergangen water ____________________________________________________ 25
4.2
Luchtvochtigheid_________________________________________________________ 27
Waterdamp ___________________________________________________________________________ 27
Dauwpunt ____________________________________________________________________________ 27
5.
6.
4.3
Wolken ________________________________________________________________ 29
4.4
Neerslag _______________________________________________________________ 31
Onweer ______________________________________________________________ 33
5.1
Statische elektriciteit _____________________________________________________ 33
5.2
Statische elektriciteit in de atmosfeer ________________________________________ 35
Bijlagen ______________________________________________________________ 38
Bijlage 1: Maak zelf een thermometer _____________________________________________ 38
Bijlage 2: Tijd voor een experiment ________________________________________________ 40
Experiment
Experiment
Luchtdruk 1 _______________________________________________________ 40
Luchtdruk 2 _______________________________________________________ 41
Bijlage 3: Maak zelf een Barometer ________________________________________________ 42
Bijlage 4: Maak zelf een regenmeter _______________________________________________ 43
2
Het Weer
NASK
Bijlage 5: Zelf het dauwpunt bepalen ______________________________________________ 47
Bijlage 6: Maak zelf een hygrometer _______________________________________________ 49
Bijlage 7: Een wolk in een petfles__________________________________________________ 50
Bijlage 8: Een klein experiment ___________________________________________________ 51
Bijlage 9: Projectdracht ‘het weer’_________________________________________________ 52
Verplichte onderzoeksonderdelen _________________________________________________________ 52
Eisen verslag __________________________________________________________________________ 52
Beoordelingsformulier __________________________________________________________________ 54
3
Het Weer:
De energiehuishouding van de Aarde
NASK
Inleiding
Het weer is iets waar de mens iedere dag
opnieuw mee te maken krijgt. Het weer
beïnvloed ons leven op allerlei manieren.
Regen helpt de planten groeien,
zonneschijn zorgt voor warmte en
drinkbaar water en in de winter kun je
dankzij de lage temperaturen schaatsen
en sneeuwballen gooien.
Voor je ligt het projectboekje over het weer. In dit project onderzoek je een
aantal natuurkundige onderwerpen die van invloed zijn op het weer. Daarnaast
onderzoek je de invloed van de mens op het weer en de invloed van het weer op
de mens. Aan het einde van het project kun je uitleggen hoe de mens, zonneenergie, temperatuur, hoge- en lage luchtdruk, luchtvochtigheid, neerslag en
wolken samenhangen en elkaar beïnvloeden.
Het projectboekje bestaat uit vier hoofdstukken die ieder een aspect van het
weer met de daarachter liggende natuurkundige principes behandelen. Ieder
hoofdstuk is opgedeeld in paragrafen en aan het einde van iedere paragraaf
staan een aantal vragen en/of opdrachten die je met je partner gaat uitvoeren.
Zo ga je een aantal meetinstrumenten maken om verschillende natuurkundige
verschijnselen te meten. Ook voer je een aantal experimenten uit waarmee je op
kleine schaal weersverschijnselen onderzoekt.
4
Het Weer:
NASK
De energiehuishouding van de Aarde
1. Werkwijzer
1.1 Projectboekje
Je werkt in tweetallen aan dit project. Veel van de stof ga je zelfstandig
bestuderen en onderzoeken. Soms doen we dingen samen in grotere groepen of
met de hele klas. Je kunt aan de figuurtjes bij de opdrachten zien met wie en
waar je de opdracht gaat uitvoeren:
3
Je eigen tweetal
Alleen uitvoeren met
de docent erbij!!
meerdere tweetallen
cijfer = aantal tweetallen
uitvoeren op school
hele klas
thuisopdracht
Met de opdrachten uit dit projectboekje kun je punten
verdienen. Die punten tellen mee voor het cijfer wat je
krijgt voor dit project. De opdrachten en/of vragen vindt
je aan het einde van iedere paragraaf. Bij sommige
opdrachten zie je dit figuurtje:
…/0
Als dit figuurtje bij een opdracht staat moet je de opdracht door je docent laten
controleren. Je krijgt dan een aantal punten en een paraaf. Achter de schuine
streep zie je hoeveel punten je maximaal voor die opdracht kunt krijgen.
De projectopdracht is het schrijven van een verslag (werkstuk) over het weer. In
bijlage 8 van dit projectboekje kun je precies lezen wat er van je verwacht
wordt. Voor de projectopdracht krijg je ook punten. Je cijfer bereken je zo:
𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 =
𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 + 10
10
Opdracht
Lees de projectopdracht in bijlage 8.
5
Het Weer:
De energiehuishouding van de Aarde
NASK
1.2 Logboek
Tijdens dit project houd je een logboek bij. Je logboek bestaat uit twee
onderdelen. Het eerste onderdeel is bestemd voor je eigen weermetingen die je
tijdens dit project gaat uitvoeren. Het tweede deel gaat over de projectopdracht.
Opdracht
• Lees de inleiding in je logboek goed door.
• Bedenk nu met je partner een onderwerp uit het weer waarover je
onderzoek wilt doen. Noteer je onderwerp in je logboek.
•
Bedenk nu een hoofdvraag over je onderwerp en minimaal 4
deelvragen die je moet beantwoorden om een antwoord te kunnen
geven op je hoofdvraag. Noteer hoofdvraag en deelvragen in je
logboek.
6
Het Weer:
De energiehuishouding van de Aarde
NASK
2. Broeikas Aarde, ‘een leefbare
temperatuur’
Leerdoelen:
• Je legt uit hoe temperatuurverschillen ontstaan.
• Je beschrijft oorzaken en gevolgen van klimaatveranderingen.
Criteria:
• Je legt uit hoe de temperatuurverschillen tussen de seizoenen ontstaan.
• Je gebruikt de begrippen minimumtemperatuur en
maximumtemperatuur.
• Je leest de temperatuur af op verschillende thermometers.
• Je rekent graden Celsius om naar Kelvin en andersom.
• Je legt uit hoe het broeikaseffect ontstaat en welke gevolgen dit heeft.
• Je beschrijft het effect van het smelten van landijs en drijfijs.
• Je legt uit wat de hoeveelheid CO2 te maken heeft met
klimaatverandering.
Hoofdstukvraag
Hoe komt de gemiddelde aard- en plaatselijke temperatuur tot stand
en welke invloed oefent de mens uit op die temperaturen?
Op onze planeet Aarde is de temperatuur gemiddeld ongeveer 15°C. Dat maakt
de Aarde leefbaar, onder andere doordat water bij die temperatuur een vloeistof
is. Voor een groot deel hangt deze temperatuur af van de energiestroom vanuit
de ruimte: de zonnestraling. Maar ook de atmosfeer van de Aarde speelt daarbij
een rol. Zonder atmosfeer zou de temperatuur op Aarde veel lager zijn (-18°C).
In het nieuws wordt er veel gesproken
over klimaatverandering en opwarming
van de Aarde door het broeikaseffect.
Op universiteiten wordt onderzoek
gedaan naar het klimaat en het
broeikaseffect.
7
Het Weer:
De energiehuishouding van de Aarde
NASK
2.1 Energiehuishouding van de Aarde
De gemiddelde temperatuur van de Aarde hangt af van de hoeveelheid energie
die de Aarde ontvangt en verliest. De Aarde ontvangt energie van de zon.
Gemiddeld iedere seconde ongeveer 1,28∙1014 Joule. Dat komt neer op ongeveer
342 W/m2.
Zou al die energie op Aarde blijven dan zou de temperatuur steeds blijven
stijgen. Gelukkig is dat niet het geval, de Aarde straalt een groot deel van de
ontvangen energie weer uit. Ook wordt een deel van de energie niet opgenomen
door de Aarde maar gereflecteerd door wolken, ijs en zeeoppervlak.
Het uitgestraalde vermogen van de Aarde hangt af van de temperatuur van de
Aarde.
Stijgt de temperatuur dan zal de Aarde meer vermogen uitstralen. Op die manier
komt er een moment dat de uitgestraalde energie gelijk is aan de inkomende
energie. Er is dan evenwicht tussen de inkomende zonne-energie en de
uitgestraalde energie. De totale energie van de Aarde blijft dan gelijk. Omdat de
gemiddelde temperatuur van de Aarde afhangt van de totale energie zal de
gemiddelde temperatuur bij dit evenwicht ook constant zijn.
Hieronder zie je een overzicht van de Aarde en de verschillende energiestromen
die van invloed zijn op de temperatuur op Aarde.
8
Het Weer:
De energiehuishouding van de Aarde
NASK
Figuur 1 Energiehuishouding van de Aarde. In deze figuur geldt dat 100 overeenkomt met 5,56∙1024 Joule, de jaarlijkse
door de aarde ontvangen zonne-energie. Een rond vak betekent een energiestroom en een vierkant vak betekend
energie voorraad (altijd aanwezig).
Behalve de uitstraling van de zon en aarde heeft ook de atmosfeer een grote
invloed op de gemiddelde temperatuur op aarde. Zo kun je in het plaatje
hierboven goed zien dat een deel van de energie die door de aarde wordt
uitgestraald door de atmosfeer wordt opgenomen en gedeeltelijk weer terug
gestraald naar de Aarde. Hierdoor neemt de totale hoeveelheid energie van de
Aarde toe en zal de temperatuur hoger liggen dan bij een Aarde zonder
atmosfeer. Dit proces noem je het natuurlijk broeikaseffect.
Naast het natuurlijk broeikaseffect is er ook een
door de mens veroorzaakt effect wat het versterkt
broeikaseffect wordt genoemd. Door uitstoot van
onder andere koolstofdioxide zorgt de mens voor
een toename van de broeikasgassen in de
atmosfeer. Het gevolg is dat de atmosfeer meer
energie van de zon en aarde opneemt. Hierdoor
zal de totale energie van de aarde toenemen en de
gemiddelde temperatuur stijgen.
9
Het Weer:
De energiehuishouding van de Aarde
NASK
Opdrachten
In de tabel hieronder ontbreken nog 4 energiebronnen en de energievorm(en)
die ze leveren. Één energiebron is gegeven als voorbeeld. Bedenk zelf 4 bronnen
en geeft steeds aan welke vorm(en) van energie de bron levert.
Energiebron
Aardgas (gasfornuis)
Soort energie
Warmte en lichtenergie
Ook de Aarde ontvangt energie uit een energiebron. Welke energiebron levert
energie aan de Aarde en in welke vorm(en)?
• De belangrijkste energiebron van de Aarde is
________________________________________________________.
•
De soort(en) energie die deze bron levert is(zijn):
________________________________________________________.
Leg uit wat er met de gemiddelde temperatuur van de Aarde gebeurt als de
Aarde zijn atmosfeer zou verliezen.
________________________________________________________________
________________________________________________________________.
Laat met een berekening zien dat de totale energie van de atmosfeer en de
totale energie van de aarde niet veranderen. Gebruik voor je berekeningen de
gegevens uit figuur 1 op de vorige bladzijde.
10
Het Weer:
NASK
De energiehuishouding van de Aarde
Paragraafopdracht
Zoek uit wat de 3 grootste oorzaken zijn van het versterkte broeikaseffect en
bedenk bij één van de oorzaken een uitvoerbare oplossing. Maak een poster
over de door jullie gevonden oorzaken en oplossing. Laat ook de
energiehuishouding van de Aarde nu en na invoering van jullie oplossing in de
poster zien. Geef een verklaring voor wat te zien is!
Voor meer informatie kun je kijken op de volgende sites (er zijn er nog veel
meer!!):
•
•
http://globalwarming.berrens.nl/broeikaseffect.htm
https://www.milieucentraal.nl/klimaat-en-aarde/klimaatverandering/wat-ishet-broeikaseffect/
…/5
11
Het Weer:
De energiehuishouding van de Aarde
NASK
2.2 Plaatselijke temperatuur
Hoewel de Aarde als geheel een constante
gemiddelde temperatuur heeft kan de
temperatuur plaatselijk zeer grote verschillen
vertonen. Denk maar eens aan een zomerse
middag in de Sahara of een winterse ochtend op de Noordpool.
Naast de geografische ligging van een plaats is ook het seizoen en de tijd van de
dag belangrijk voor de plaatselijke gemiddelde temperatuur. Zo is het in het
algemeen in de winter gemiddeld kouder dan in de zomer en ’s nachts kouder
dan overdag. Ga je vanaf de polen richting de evenaar wordt het gemiddeld
warmer.
Deze temperatuurverschillen worden voor
een groot deel veroorzaakt door de schuine
stand van de aardas. Als we kijken naar de
baan van de Aarde om de zon dan blijkt de
aardas daar niet precies loodrecht op te
staan. Het gevolg daarvan is dat tijdens de
reis rond de zon een plaats op de aarde
(rode cirkeltje in de afbeelding) niet altijd
even ver van de zon verwijderd is, zie de
Figuur 2 Door de 'schuine' stand van de aardas ontstaan de
seizoenen.
figuur hiernaast.
Zoals je in de afbeelding hierboven kunt zien
is het noordelijk halfrond van de aarde
dichter bij de zon in de zomer dan in de
winter. Het gevolg is dat er op het noordelijk
halfrond meer energie per m2 ontvangen
wordt in de zomer dan in de winter. Meer
energie betekend een hogere temperatuur, in
de zomer is het daarom gemiddeld warmer
dan in de winter.
Figuur 3 Door de vorm van de aarde ontvang je niet overal
evenveel zonne-energie per vierkante meter grondoppervlak.
Behalve de schuine stand van de aardas zorgt
de vorm van de aarde ook voor temperatuur
verschillen. Door de bolvorm ontvangt niet ieder deel van de aarde evenveel
energie. Je ziet dat een baan zonlicht op de evenaar een minder groot stuk van
de aarde beschijnt dan een baan zonlicht wat noordelijker of zuidelijker op de
aarde valt. Omdat iedere baan zonlicht evenveel energie bevat betekend dit dat
de energie per m2 aardoppervlak minder wordt naarmate je je van de evenaar
vandaan beweegt. De temperatuur neemt gemiddeld dan ook af naarmate je
verder van de evenaar bent.
12
Het Weer:
De energiehuishouding van de Aarde
NASK
Ook gebieden waar veel sneeuw ligt of waar grote wateroppervlakten aanwezig
zijn ontvangen vaak minder energie omdat er een groter deel van de energie
wordt gereflecteerd. In deze gebieden is de temperatuur gemiddeld wat lager
dan in gebieden die minder ‘last’ hebben van reflectie van de zonne-energie.
Verplaatsing van lucht (wind) zorgt ook voor een verandering van de plaatselijke
temperatuur. Zo veroorzaakt noordenwind in Nederland meestal een verlaging
van de temperatuur omdat deze vaak koude lucht uit het noorden aanvoert.
Vragen
Bestudeerde kaart op http://www.wikikids.nl/Temperatuur en verklaar de
verschillen die je waarneemt.
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
Uit figuur 4 blijkt niet alleen dat de energie van de zon zich verspreidt over een
groter aardoppervlak maar ook dat de zonne-energie een langere weg aflegt
door de atmosfeer. Wat is hiervan het gevolg?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
13
Het Weer:
NASK
De energiehuishouding van de Aarde
Paragraafopdracht
Bestudeer de applet (link hieronder) en beantwoord de vragen op de volgende
bladzijde.
Link naar applet:
https://highered.mheducation.com/sites/007299181x/student_view0/chapter2/s
easons_interactive.html
Gemiddelde dagelijkse
temperatuur op de meetplek.
Baan planeet
rond zon.
Baan van de
zon zoals
gezien vanaf
de meetplek.
Hoek van het
zonlicht.
14
Bediening
Het Weer:
De energiehuishouding van de Aarde
NASK
Vragen bij Paragraafopdracht
1. Stel de afwijking van de aardas in op 0 (‘Inclination Angle’ = 0).
• Hoe verandert dan het pad van de zon door de lucht als de Planeet van de
rechterkant van zijn baan naar de linkerkant beweegt?
• Hoeveel uur duurt de langste periode van zonlicht in een jaar?
• Hoeveel uur duurt de kortste periode van zonlicht?
• Hoe verandert de hoek waaronder de zonnestralen de grond raken?
• Wat is de verandering in gemiddelde temperatuur over een heel jaar?
2. Pas de afwijkingshoek van de aardas aan tot 23 graden en kijk één hele
omloop van de planeet rond de zon (één jaar!).
• Hoe lang (in uren) zijn nu de langste en kortste periodes van zonlicht?
• Hoe verandert de hoek waaronder de zonnestralen de grond raken?
• Hoe verandert de gemiddelde temperatuur nu in het jaar?
3. Pas de afwijkingshoek van de aardas aan tot 60 graden. Bekijk de positie
van de zon en de helderheid van de lucht boven het landschap
nauwkeurig.
• Hoe lang duren nu de langste en kortste periodes van zonlicht?
• Hoe verandert nu de gemiddelde temperatuur?
4. Wat is de kleinste afwijkingshoek die als resultaat een dag met 24 uur licht
oplevert?
5. De planeet Uranus heeft een zodanig grote afwijkingshoek dat hij bijna op zijn
kant ligt. Als je op Uranus leeft op 45 graden noorderbreedte, welk deel van
het jaar zou de langste winternacht dan duren?
…/1
15
Het Weer:
NASK
De energiehuishouding van de Aarde
2.3 Het meten van temperatuur
Zodra je aan een voorwerp warmte (=energie!) toevoegt zal de temperatuur
ervan stijgen. Door de warmte gaan de moleculen van het voorwerp sneller
bewegen. Omdat sneller bewegende moleculen meer ruimte nodig hebben zal
het voorwerp uitzetten als er warmte aan wordt toegevoegd. Daarbij zetten
vloeistoffen aanzienlijk meer uit dan vaste stoffen. Hiervan maken we gebruik als
we bepalen wat de temperatuur van een voorwerp is.
Temperatuur meet je met een thermometer.
Een thermometer bestaat uit een heel dun en
hol glazen buisje met aan één uiteinde een
reservoir met daarin een vloeistof. Langs het
holle buisje is een schaalverdeling
aangebracht.
Capillair
(vloeistofbuisje)
Vloeistof
reservoir
Schaalverdeling
Zodra de thermometer met een warmer
voorwerp in aanraking komt zal er warmte van
Figuur 4 Vloeistofthermometer
dat voorwerp naar de thermometer gaan door
stroming, straling en geleiding. De warmte van
de thermometer neemt dan toe waardoor de moleculen van de vloeistof en het
buisje sneller gaan bewegen. Zolang de temperatuur onder het smeltpunt van de
vaste stof (het glas van het buisje) blijft is de uitzetting ervan zeer gering. De
vloeistof krijgt echter al bij zeer kleine temperatuurverschillen een meetbare
uitzetting.
Omdat de vloeistof opgesloten zit in het reservoir en het daaraan verbonden
capillair kan de vloeistof bij uitzetten maar één kant op: omhoog door het
capillair. Je leest nu een hogere temperatuur af. Zodra de thermometer door
stroming, straling of geleiding warmte verliest
zal de vloeistof krimpen en daalt het
vloeistofniveau in het capillair: de temperatuur
is lager.
Bij Natuurkunde gebruiken we voor
temperatuur de eenheid Kelvin. Maar ook
graden Celsius is een veelvoorkomende
eenheid. 0 °C is de temperatuur waarbij
chemisch zuiver water bevriest. 100 °C is de
temperatuur waarbij chemisch zuiver water
kookt.
16
Het Weer:
NASK
De energiehuishouding van de Aarde
De eenheid Kelvin begint te tellen bij het absolute nulpunt. Bij die temperatuur
hebben moleculen geen energie meer: ze staan helemaal stil. Een lagere
temperatuur is dan ook niet mogelijk!
Soms moet je beide eenheden in elkaar omrekenen, er geldt dan:
Tin K = Tin °C + 273
&
Tin °C = Tin K – 273
Opdrachten
Reken de volgende temperaturen in elkaar om en zoek in BINAS op welke stof
die temperatuur als smelt- of kookpunt heeft:
373 K = ………°C, kookpunt van ………………………………………….
11 °C = …….…K, smeltpunt van ………………………………………..
14 K = ……..°C, smeltpunt van ……………………………………..…
78 °C = …….…K, kookpunt van …………………………………………
Paragraafopdracht
Maak nu zelf een thermometer. In bijlage 1 kun je
lezen hoe je dit doet.
17
…/5
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Luchtdruk en wind
3. Drukkende Atmosfeer
Leerdoelen:
• Je legt uit hoe verschillen in luchtdruk wind kunnen veroorzaken.
Criteria:
• Je gebruikt verschillende eenheden voor druk.
• Je beschrijft het ontstaan van bewolking.
• Je legt uit hoe wind ontstaat.
Hoofdstukvraag
Hoe ontstaan hoge en lage drukgebieden op Aarde en wat zijn de
gevolgen van die drukverschillen?
3.1 Luchtdruk
De atmosfeer rond de Aarde is een laag gas van ongeveer 50 km dikte: de lucht.
De lucht rondom de Aarde heeft massa en wordt daarom aangetrokken door de
Aarde, net als jij. En net als jouw voeten daardoor op de grond drukken (je
gewicht) drukt de lucht ook op de aarde. De kracht waarmee de lucht op 1 cm2
of 1 m2 drukt, noem je de luchtdruk.
Luchtdruk is dus de kracht per vierkante meter (N/m2). De eenheid voor
luchtdruk is de Pascal (Pa).
Er geldt: 1 Pa = 1 N/m2
Figuur 5 Luchtdruk in een kolom lucht met een oppervlak van één vierkante meter.
18
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Luchtdruk en wind
Hoe hoger je komt in de atmosfeer hoe lager de luchtdruk is. Er drukt dan een
kleinere kolom lucht op je. De luchtdruk is dus afhankelijk van de hoogte waarop
je je bevindt.
De moleculen die in de ballon zitten bewegen met
een gemiddelde snelheid van ongeveer
500 m/s! Ze botsen daardoor continu tegen de
wanden van de ballon. Dit veroorzaakt de luchtdruk
in de ballon. Door deze botsingen houdt de ballon
zijn vorm en stevigheid.
Vragen
1. Op een bepaalde hoogte in de atmosfeer is de luchtdruk de helft van de
luchtdruk op het aardoppervlak. Leid uit BINAS af op hoeveel kilometer
hoogte dat is. Geef je antwoord op 0,1 km nauwkeurig.
De hoogte is ____________________km.
2. Waarom hebben vliegtuigen een drukcabine waarin de druk constant wordt
gehouden?
______________________________________________________________
________________________________________________________.
3. Ivan blaast een ballon op. Hij legt er geen knoop in en laat hem los. Leg met
het begrip druk uit wat er met de ballon zal gebeuren.
______________________________________________________________
_____________________________________________________________.
4. Hiernaast zie je een drinkbakje voor vogels.
Verklaar waarom het bakje niet leeg loopt.
______________________________________________________________
________________________________________________.
5. Leg uit wat er gebeurt als je een gaatje in de bovenkant van het doorzichtige
bakje zou boren.
19
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Luchtdruk en wind
______________________________________________________________
________________________________________________.
6. Leg uit wat er gebeurt met een ballon als je de luchtdruk in de ballon
verhoogt.
______________________________________________________________
_____________________________________________________________.
Paragraafopdracht
Tijd voor een experiment. Maak de opdracht in bijlage 2.
20
…/2
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Luchtdruk en wind
3.2 Luchtdruk op Aarde
Door verschillen in temperatuur ontstaan op aarde gebieden met hoge luchtdruk
en gebieden met lage luchtdruk. Ook de aanwezigheid van wolken en grote
wateroppervlakten hebben invloed op de luchtdruk.
Hogedrukgebieden gaan vaak samen met mooi weer terwijl lagedrukgebieden
juist vaak slecht weer veroorzaken. Een gebied met een lage luchtdruk noem je
een depressie. Bij een depressie horen bewolking, regen en harde wind.
Lage luchtdruk ontstaat als warme lucht opstijgt. De opstijgende lucht koelt af en
kan dan minder waterdamp bevatten. Hierdoor ontstaat bewolking en neerslag.
Onderweg koelt de lucht verder af en daalt weer, zie figuur 7. In het gebied waar
de afgekoelde lucht daalt, ontstaat zo een hoog drukgebied. Tijdens het dalen
warmt de lucht weer op en kan dan meer waterdamp bevatten. Hierdoor is het in
een hogedrukgebied meestal mooi weer.
Door het verschil in druk tussen het hoge drukgebied en het lage drukgebied
ontstaat wind. De luchtmoleculen worden vanuit een hoog drukgebied naar een
laag drukgebied ‘geduwd’. Hoe groter het verschil in luchtdruk hoe sneller de
moleculen gaan stromen. De windsnelheid is dan groot.
Wind
Wind
Figuur 6 WIndsysteem op Aarde. Lucht stijgt op in lagedrukgebied en daalt in
hogedrukgebieden. Van een gebied met hoge druk waait de lucht (wind) naar
het lagedrukgebied.
21
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Luchtdruk en wind
Windsnelheid meet je met een windmeter. Hoe groter de
windsnelheid hoe krachtiger de wind is. Windsterkte (ook wel:
windkracht) geef je aan op de schaal van Beaufort, zie ook BINAS
tabel 24.
Vragen
1. Wat is een depressie?
___________________________________________________________.
2. Hoe merk je aan het weer dat er een depressie passeert?
___________________________________________________________.
3. Zoek op in BINAS:
Hoe groot is de windsnelheid bij een windkracht van 4 Beaufort?
______________________________m/s.
Hoe groot is de windkracht bij een windsnelheid van 10 m/s?
_______________Beaufort
Vanaf welke windsnelheid spreek je van een orkaan?
___________________________m/s.
3.3 Luchtdruk meten
Luchtdruk meet je met een barometer. Meestal
een doosbarometer. In het metalen doosje van
deze barometer is het vacuüm. De luchtdruk
drukt het deksel van het doosje in. Hoe hoger de
luchtdruk, hoe meer het deksel wordt ingedrukt.
Als het doosje wordt ingedrukt, geeft de wijzer
een groter getal aan. Door de veer draait de
wijzer weer terug als de luchtdruk lager wordt.
Figuur 7 schematische weergave van een
In Nederland is de luchtdruk meestal rond de
doosbaromter.
100 000 Pa. Omdat het werken met heel grote
getallen vaak lastig en onoverzichtelijk is, worden meestal de eenheden
hectoPascal (hPa) of millibar (mbar) gebruikt:
 1 hPa = 100 Pa
22
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Luchtdruk en wind
 1 mbar = 1 hPa
3
Paragraafopdracht
In bijlage 3 staat een handleiding hoe je een barometer
kunt maken. Gebruik de handleiding om zelf een
barometer te maken.
…/5
3.4 Coriolis effect
Door de draaiing van de aarde stroomt de lucht nooit rechtstreeks van een hoge
naar laag drukgebied. De lucht stroomt om de depressie heen. Op het noordelijk
halfrond krijgt de stromende lucht door die draaiing een afwijking naar rechts
terwijl dit op het zuidelijk halfrond juist naar links is.
Dit effect is ook terug te zien in het leeglopen van de gootsteen. Het water wat
naar het putje stroomt, krijgt ook een afwijking naar rechts (noordelijk halfrond)
of naar links (zuidelijk halfrond). Hierdoor stroomt het
water weg in een draaikolk. In de lucht kun je dit effect
goed zien aan vorm van de wolken.
2
Paragraafopdracht
Bekijk de volgende 3 filmpjes (Engels). Maak een stripverhaal van minimaal 10
plaatjes waarin je het Coriolis effect uitlegt.
https://www.youtube.com/watch?v=7TjOy56-x8Q
https://www.youtube.com/watch?v=mcPs_OdQOYU
https://www.youtube.com/watch?v=i2mec3vgeaI
http://www.natuurkunde.nl/artikelen/935/het-corioliseffect
23
…/5
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Neerslag en bewolking
4. Nederlands weer
Leerdoelen:
• Je legt uit hoe bewolking en neerslag ontstaan.
• Je legt uit hoe een stof verandert bij temperatuursveranderingen.
Criteria:
• Je beschrijft het ontstaan van wolken.
• Je bepaalt het dauwpunt.
• Je legt uit hoe verschillende neerslagsoorten ontstaan.
• Je beschrijft de faseovergangen van een stof.
• Je legt uit wat er in een stof verandert tijdens een faseovergang.
Hoofdstukvraag
Hoe ontstaan neerslag en bewolking en welk invloed hebben beide op
de mens?
In het vorige hoofdstuk heb je gelezen dat warme lucht opstijgt en koude lucht
daalt. Hierdoor ontstaan hoge en lage drukgebieden (depressies). Een depressie
gaat vaak samen met regen en harde wind. Maar hoe ontstaat regen eigenlijk,
wat zijn wolken nu precies en wat wordt bedoeld met luchtvochtigheid?
24
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Neerslag en bewolking
4.1 Faseovergangen water
Zoals je vast nog wel weet van eerdere NASK lessen zitten watermoleculen op
een vaste plek in een rooster als water in de vaste fase is (ijs). De moleculen
trillen zachtjes op hun plek en zijn doormiddel van kristalbindingen sterk aan
elkaar verbonden. Zodra je echter energie toevoegt aan de moleculen gaan deze
sneller bewegen. Tot ze zo snel bewegen dat de kristalbindingen die ze op hun
plek houden worden verbroken. De moleculen kunnen nu langs elkaar heen
bewegen en we spreken dan van de vloeistoffase (water). Blijf je het water
verwarmen dan gaan de moleculen op het kookpunt zo snel bewegen dat ook de
laatste binding tussen de moleculen wordt verbroken. De moleculen kunnen nu
helemaal los van elkaar door de ruimte schieten. We spreken dan van de gasfase
(waterdamp).
Vervluchtigen / sublimeren
Smelten
IJS
Verdampen
WATER
WATERDAMP
Stollen /
bevriezen
Condenseren
Rijpen (water) / sublimeren (alle stoffen)
25
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Neerslag en bewolking
Vragen
1. Willen we van waterdamp water maken of van water ijs dan moeten de
moleculen steeds langzamer gaan bewegen. Op die manier kunnen de
bindingen die eerst werden verbroken weer ontstaan. Geef nu zelf in de
tabel hieronder voor elke faseovergang aan of je energie moet toevoegen
of dat er juist energie vrij komt. Smelten is al voor je ingevuld.
Faseovergang
Smelten
Verdampen
Vervluchtigen (sublimeren)
Condenseren
Stollen
Rijpen (sublimeren)
Energie
toevoegen
X
Energie
komt vrij
3
Paragraafopdracht
Maak zelf een regenmeter volgens de instructies in bijlage 5.
…/5
26
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Neerslag en bewolking
4.2 Luchtvochtigheid
Waterdamp
Overal in de lucht is waterdamp. Hoeveel waterdamp de lucht kan bevatten
hangt af van de temperatuur. Bij hogere temperaturen kan lucht meer
waterdamp bevatten dan bij lagere temperaturen. De hoeveelheid waterdamp in
de lucht noem je de luchtvochtigheid. De luchtvochtigheid wordt uitgedrukt in
een percentage, waarbij 100% de maximale hoeveelheid waterdamp is die de
lucht kan bevatten.
Meestal ligt de luchtvochtigheid in Nederland tussen de 40%
en 70%. Bij een luchtvochtigheid van 70% heb je het vaak
over drukkend, broeierig weer. Je kleding voelt dan klam en
plakkerig aan. Komt de luchtvochtigheid onder de 40% kun je
snel last krijgen van een droge keel en droge ogen.
Je kunt de luchtvochtigheid meten met een hygrometer. De meeste
huis-, tuin- en keukenhygrometers werken volgens hetzelfde
principe. Een (meestal) paardenhaar wordt onder spanning
gebracht. De haar zal langer worden als het veel vocht opneemt en
juist krimpen als het vocht afstaat. Door de haar te verbinden met
een wijzer kan zo de vochtigheid worden afgelezen.
Dauwpunt
Als warme lucht genoeg afkoelt, condenseert de waterdamp
uit die lucht. De temperatuur waarbij dat gebeurt, noem je
het dauwpunt. Het dauwpunt hangt af van de temperatuur
van de lucht en de luchtvochtigheid.
Het dauwpunt is bereikt als de luchtvochtigheid 100% is
geworden en de waterdamp condenseert. Als we
bijvoorbeeld warme lucht hebben met een luchtvochtigheid van 70% en we die
lucht afkoelen zal de luchtvochtigheid stijgen zonder dat de hoeveelheid
waterdamp verandert! Bij eenzelfde hoeveelheid waterdamp is de
luchtvochtigheid van koudere lucht dus hoger dan die van warmere lucht!
27
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Neerslag en bewolking
Zoals je in het mollier-diagram
hiernaast kunt zien moet je
lucht van 10 °C met een
luchtvochtigheid van 80%
afkoelen tot 6,4 °C om de
luchtvochtigheid te laten
stijgen tot 100% (rode pijl van
rechts naar links).
Luchtvochtigheid
is 100%
Totale hoeveelheid
waterdamp per
kilogram lucht.
Het dauwpunt is in deze
situatie dus 6,4 °C.
Dauwpunt
De totale hoeveelheid
waterdamp in de lucht is bij
het afkoelen hetzelfde
gebleven:
6 gram waterdamp per
kilogram lucht.
Luchttemperatuur
Toch is het afkoelen van de warme lucht alleen niet
voldoende om de waterdamp te laten condenseren. Er
is ook een oppervlak nodig waaraan de waterdamp
zich kan hechten. Dit oppervlak kan een andere
vloeibare of vaste stof zijn. In de lucht zweven
ontelbare kleine stofdeeltjes rond die ervoor zorgen
dat de waterdamp bij voldoende afkoeling kan
condenseren. Deze deeltjes noem je
condensatiekernen. In je badkamer is het bijvoorbeeld
de spiegel waartegen de waterdamp condenseert.
Opdracht
Doe het experiment uit bijlage 5.
2
Paragraafopdracht
Maak zelf een haarhygrometer volgens de instructies in bijlage 6.
28
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Neerslag en bewolking
4.3 Wolken
…/5
Laten we eerst eens terugkijken naar de energiehuishouding van de Aarde.
Vragen
1. Leg met behulp van BINAS tabel 9 uit wat er met de dichtheid gebeurt als je
een stof verwarmt:
______________________________________________________________
______________________________________________________________
_____________________________________________________________.
2. Kijk nog eens terug naar het plaatje over de energiehuishouding in hoofdstuk
2. Vergelijk de boven- en onderkant van de atmosfeer met elkaar op een
zonnige dag. Zet in de tabel hieronder een kruisje op de juiste plaats.
Bovenkant (kant van de zon)
Onderkant (bij de Aarde)
Meeste warmte
absorptie
3. Wat zal er op een zomerse zonnige dag gebeuren met de dichtheid van de
luchtlaag dicht bij de aarde? En wat is daarvan het gevolg?
______________________________________________________________
______________________________________________________________
_____________________________________________________________.
29
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Neerslag en bewolking
De opstijgende warme lucht zal onderweg afkoelen. Koelere lucht kan minder
waterdamp bevatten waardoor de luchtvochtigheid zal stijgen. Als er dan
voldoende heel kleine stofdeeltjes in de lucht zijn dan zal (een deel van) de
waterdamp condenseren rondom die deeltjes. Zo ontstaan heel kleine
waterdruppeltjes in de lucht. Afhankelijk van de temperatuur kunnen er ook
ijskristallen ontstaan. Door de stijgkracht van
de opstijgende lucht blijven de minuscule
waterdruppeltjes in de lucht.
Vanaf de aarde ziet een enorme zwerm van
die waterdruppeltjes eruit als een wollen
dekbed 
Wolken heb je in alle afmetingen en vormen.
Ga maar eens een uurtje op je rug in de tuin liggen. Wedden dat je van alles in
de wolken ziet? Hoe de wolken eruitzien, hangt af van de luchtstromingen. Waait
het hard dan zullen de wolken worden uitgesmeerd over de lucht. Is de
opwaartse luchtstroom erg sterk dan zal de wolk steeds groter worden in
opwaartse richting  een stapelwolk (of cumulus nimbus).
Opdracht
Doe het experiment uit bijlage 7.
Paragraafopdracht
Zoek uit welke soorten bewolking er bestaan en maak een fotoreportage van
minimaal 6 foto’s over minimaal 2 verschillende soorten wolken.
Leg bij iedere foto uit welk soort bewolking er te zien is en hoe dit te zien is.
Geef een zeer korte omschrijving over het ontstaan van die soort bewolking.
…/2
30
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Neerslag en bewolking
4.4 Neerslag
Zodra twee druppeltjes met elkaar in aanraking komen
kunnen ze samensmelten tot een groter druppeltje.
Grotere druppels vallen sneller en vangen zo steeds
meer kleine wolkdruppeltjes, tot ze zoveel snelheid
krijgen dat ze uit de wolk vallen. We spreken dan van
neerslag. Voor één regendruppel heb je ongeveer 1
miljoen wolkdruppeltjes nodig. Dit proces wordt het
coalescentieproces genoemd.
In Nederland is meestal sprake van een andere manier van neerslagvorming, het
wegener-bergeron proces. Om dit proces te kunnen begrijpen kijken we naar de
faseovergangen van water.
We hebben gezien dat bij de faseovergang verdampen watermoleculen zoveel
energie hebben gekregen dat ze zich van elkaar los kunnen maken en als losse
moleculen door de ruimte bewegen. In werkelijkheid ontsnappen er continu
moleculen uit de vloeistof, ook als het kookpunt nog niet bereikt is. Ook uit ijs
ontsnappen watermoleculen.
In iedere fase kunnen er dus watermoleculen ontsnappen. Het aantal moleculen
wat kan ontsnappen aan de vaste stof of vloeistof neemt toe naarmate de
temperatuur van de stof toeneemt. Er zullen dus meer moleculen ontsnappen uit
water dan uit ijs.
Omdat er meer watermoleculen ontsnappen uit
een waterdruppeltje in de wolk zal de druk
rondom dit druppeltje groter zijn dan die
rondom een ijskristal. De waterdamp van het
waterdruppeltje zal daarom naar het ijskristal
stromen en vast vriezen. Op deze manier wordt
het ijskristal steeds zwaarder en verdwijnt het
waterdruppeltje. Het ijskristal valt uiteindelijk
uit de wolk en zal onderweg smelten en
neerkomen als regen of bevroren blijven en op de grond komen als sneeuw.
Bijna alle regen in Nederland valt dus uit de wolk als sneeuw!
31
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Neerslag en bewolking
Vragen
1. Waarom vallen de wolkendruppeltjes niet naar de grond?
______________________________________________________________
_____________________________________________________________.
2. Leg uit waarom de meeste neerslag in Nederland uit de wolk valt als sneeuw.
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
_____________________________________________________________.
2
Paragraafopdracht
Onderzoek 3 verschillende soorten neerslag. Kies één van de drie en bereid een
presentatie van maximaal 2 minuten voor over die soort neerslag. Zorg ervoor
dat je in je presentatie in ieder geval de volgende onderdelen opneemt:
• Beschrijving van soort neerslag.
• Ontstaansproces van die neerslag.
• Gevolgen van die neerslag op mens en dier.
Je kunt informatie gebruiken uit onderstaande en andere bronnen.
http://www.keesfloor.nl/weerkunde/10neerslag/10neerslag.htm
http://nl.wikipedia.org/wiki/Neerslag_(atmosfeer)
…/5
32
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Onweer
5. Onweer
In de vorige hoofdstukken heb je gezien dat de
atmosfeer constant in beweging is. Warme lucht
stijgt op en koude lucht daalt, terwijl er vanaf
het hogedrukgebied een wind gaat waaien naar
het lagedrukgebied. Al die bewegende
luchtlagen wrijven langs elkaar waardoor er
grote elektrische ladingen kunnen ontstaan. De
ontlading daarvan zorgt voor spectaculaire
plaatjes.
5.1 Statische elektriciteit
Zoals je vast nog wel weet van het hoofdstuk over elektriciteit uit je leerboek is
elektriciteit het stromen van elektronen door een gesloten stroomkring.
Onderweg worden die elektronen gehinderd door aangesloten apparaten die
weerstand bieden aan dat stromen. We hebben gezien dat de stroomsterkte een
maat is voor de hoeveelheid elektronen die per seconde door de stroomkring
beweegt, ook zagen we dat de spanning een maat is voor de energie die de
elektronen meekrijgen. In de apparaten die zijn aangesloten geven de elektronen
(een deel van) hun energie af en bewegen verder door de stroomkring.
De motor achter het stromen van de elektronen is de
spanningsbron. De spanningsbron zorgt voor een teveel
aan elektronen aan de –pool en/of een tekort aan
elektronen aan de +pool. Omdat dezelfde lading afstoot
willen de elektronen gaan stromen van de –pool naar de
+pool. Daarvoor is wel een weg nodig van elektrisch
geleidend materiaal zoals koper, waar die elektronen
doorheen kunnen bewegen. Maar wat als er een teveel
aan elektronen is op een niet geleidend materiaal zoals rubber?
Als je met een ballon langs je wollen trui wrijft geeft je
trui elektronen af die aan de ballon blijven ‘kleven’.
Omdat een ballon geen elektriciteit geleid kunnen die
elektronen zicht niet over de ballon verspreiden en zullen
ze dus op één plek blijven zitten. Er ontstaat zo een plek
op de ballon die negatief geladen is. Het woord statisch
betekent niet bewegen of stilstaan. Vandaar dat deze
vorm van elektriciteit statische elektriciteit wordt
genoemd.
33
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Onweer
Vragen
1. Leg heel nauwkeurig uit wat er gebeurt als je op een droge dag een wollen
trui over je hoofd uittrekt en er geknetter te horen is.
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
_____________________________________________________________.
2. Wat is er aan de hand als je uit de auto stapt en een schok krijgt?
______________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
_____________________________________________________________.
Paragraafopdracht
Voer de opdracht uit bijlage 8 uit.
34
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Onweer
5.2 Statische elektriciteit in de atmosfeer
Behalve rubber is ook de lucht om ons heen een heel goede elektrische isolator.
Lucht heeft een enorm grote elektrische weerstand en er is daarom heel veel
energie (=spanning!) nodig om die weerstand te overwinnen. Als de weerstand
overwonnen wordt zullen de elektronen gaan stromen, net als bij een
stroomkring.
In de lucht kan een spanning ontstaan die groot genoeg is om de weerstand te
overwinnen. Er vindt dan een elektrische ontlading plaats. De elektronen zullen
heel snel van de plaats met teveel naar de aarde stromen. Dit gaat met heel veel
hitte gepaard, zoveel dat de lucht waar de elektronen doorheen stromen een
plasma wordt en dat kun je zien: de bliksem.
Door een ballon langs je trui te wrijven kun je de ballon elektrisch opladen. Ook
de lucht kan worden opgeladen door wrijving. Dit gebeurt als er koude en warme
luchtlagen langs elkaar bewegen.
35
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Onweer
Door de wrijving ontstaan gebieden
met positieve en negatieve lading in
de onweerswolk. Zodra het
ladingsverschil groot genoeg is (de
spanning is hoog genoeg om de
weerstand te overwinnen) zal er een
ontlading plaats vinden.
Die ontlading kan plaatsvinden in de
wolk of tussen wolken maar ook van
de wolk naar de aarde. De
bijbehorende donder ontstaat doordat
de bewegende elektronen de lucht
met grote kracht opzij duwen
waardoor een schokgolf van geluid
ontstaat.
36
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Onweer
Vragen
1. Zoek op internet uit waarom de bliksem niet in een rechte lijn van de wolk
naar de grond beweegt.
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________.
2. Er bestaan verschillende soorten onweer. Zoek uit welke soorten onweer
er bestaan en leg van iedere soort kort uit hoe deze ontstaat en werkt.
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________.
37
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Bijlagen
6. Bijlagen
Bijlage 1: Maak zelf een thermometer
In dit experiment maak en ijk je een thermometer.
Materiaal
• Glazen fles met kurk
• Rietje
• Inkt en viltstift
• Boormachine met boortje
• Thermometer
• Bak met ijsklontjes
• Rechthoekig stuk karton
Uitvoering
• Boor een gaatje door de kurk heen en schuif het rietje door het gaatje.
• Vul de fles helemaal met water.
• Kleur het water met een klein beetje inkt.
• Duw de kurk met het rietje er doorheen op de fles. Je ziet het water nu al
iets omhoog komen in het rietje.
• Maak het stuk karton met lijm vast aan het rietje.
Het ijken van je thermometer
• Zet je thermometer in een bak met ijsklontjes en wacht tot het waterpeil
niet meer verandert. Meet ondertussen de temperatuur van de lucht in het
practicumlokaal met een thermometer.
• Zet een streepje op het karton, precies ter hoogte van het waterpeil.
• Zet je thermometer nu voor je op tafel en wacht tot het waterpeil in het
rietje niet meer verandert.
• Zet weer een streepje op het karton en noteer de gemeten temperatuur
erbij.
• Meet de afstand tussen de 2 streepjes in mm.
Een schaalverdeling met maar 2 streepjes is niet erg nauwkeurig (of nuttig). Tijd
om de schaalverdeling af te maken. Eerst bereken je de gevoeligheid van je
thermometer. Dit doe je door:
𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔𝑔ℎ𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 (𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑚𝑚𝑚𝑚/°𝐶𝐶) =
•
𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 (𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑚𝑚𝑚𝑚)
𝑇𝑇𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙ℎ𝑡𝑡 − 𝑇𝑇𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛
Bereken de gevoeligheid van je thermometer en maak de schaalverdeling
af door een streepje te zetten per graad Celsius.
38
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Bijlagen
Opdracht
Je thermometer werkt alleen als de temperatuur 0 °C of hoger is. Ook boven de
100 °C werkt je thermometer niet.
Leg uit waarom je thermometer alleen werkt tussen de 0 °C en 100 °C.
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________.
Ook de lengte van je rietje beperkt tot hoever je kunt meten.
Bepaal de maximale temperatuur die je met jouw thermometer nog kunt meten.
Tmax = _____________°C
Die afstand (van de minimale tot de maximale meetwaarde) noem je het
meetbereik van je meetinstrument. Noteer het meetbereik van je thermometer
in de tabel in je logboek.
39
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Bijlagen
Bijlage 2: Tijd voor een experiment
Bedenk 2 manieren om de luchtdruk in een
ballon te verhogen.
1._________________________________________.
2.________________________________________________________.
Bedenk voor iedere oplossing een onderzoeksvraag die je zou kunnen gebruiken
om te onderzoeken of die oplossing de luchtdruk inderdaad hoger maakt.
1._________________________________________________________?
2._________________________________________________________?
Bedenk bij beide onderzoeksvragen een experiment om antwoord op die vraag te
vinden. Gebruik daarvoor de invulbladen hieronder.
Experiment
Luchtdruk 1
Onderzoeksvraag
_______________________________________________________________
Materiaal
-____________________________
-____________________________
-____________________________
-____________________________
-____________________________
-____________________________
Uitvoering
Stap 1:_________________________________________________________
Stap 2:_________________________________________________________
Stap 3:_________________________________________________________
Stap 4:_________________________________________________________
Stap 5:_________________________________________________________
Stap 6:_________________________________________________________
40
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Bijlagen
Experiment
Luchtdruk 2
Onderzoeksvraag
_______________________________________________________________
Materiaal
-____________________________
-____________________________
-____________________________
-____________________________
-____________________________
-____________________________
Uitvoering
Stap 1:_________________________________________________________
Stap 2:_________________________________________________________
Stap 3:_________________________________________________________
Stap 4:_________________________________________________________
Stap 5:_________________________________________________________
Stap 6:_________________________________________________________
Voer nu beide experimenten uit en noteer je waarnemingen en conclusie
hieronder.
Waarnemingen
1._______________________________________________________________
________________________________________________________________
2._______________________________________________________________
________________________________________________________________.
Conclusie
1._______________________________________________________________
________________________________________________________________
2._______________________________________________________________
________________________________________________________________.
41
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Bijlagen
Bijlage 3: Maak zelf een Barometer
Materiaal
• Glazen pot met een wijde opening
• Ballon
• Postbode-elastiek
• Rietje
• Schaar
• Vel karton
• Viltstiften of kleurpotloden
• Contactlijm
• Plakband
Uitvoering
• Blaas de ballon op en laat hem weer leeglopen. Knip het tuutje van de
ballon af en gooi dit weg.
• Span het stuk ballon over de opening van de glazen pot. Maak het vast
met het elastiek en plakband. Het ballonvel moet strak gespannen zijn
zonder bobbels erin.
• Knip één kant van het rietje schuin af. Zo krijg je een scherpe punt.
• Plak het andere uiteinde van het rietje vast aan het ballonvel. Zorg dat het
uiteinde van het rietje precies in het midden van het ballonvel begint.
• Teken op het karton mooi en slecht weer op de juiste plaats (waar staat
het rietje met mooi weer?).
• Plak het karton op de pot zodat de scherpe punt van het rietje nog op het
papier komt.
• Zet een streepje bij de stand van het rietje.
• Meet de luchtdruk met de wetenschappelijke barometer en noteer de druk
bij het streepje wat je op je karton hebt gezet.
• Herhaal deze laatste stap gedurende twee weken om je barometer te
ijken.
42
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Bijlagen
Bijlage 4: Maak zelf een regenmeter
Materiaal
• Lege plastic frisdrankfles
• Doorzichtig stuk PVC pijp met lengte = 20 cm, Ø 10 mm
• PVC eindstuk
• PVC-lijm
• Watervaste stift
• Liniaal en schaar
Uitvoering
• Smeer de lijm aan de binnenzijde/buitenzijde van het PVC eindstuk.
• Plaats het eindstuk aan de binnenzijde/om de transparante PVC pijp.
• Wacht rustig tot de lijm gedroogd is en knip ondertussen de bovenzijde
van je frisdrankfles af (zie de afbeelding hieronder).
• Zet de frisdrankfles in de opening van je PVC pijp en je meter is klaar.
• IJk nu je meter volgens de instructies hieronder.
Hier knippen!
IJken van de regenmeter
De neerslag die in je regenmeter terecht komt kun je op twee manieren meten:
•
•
Het volume (in mL)
De hoogte van de waterkolom in de opvangbuis (in mm)
Opdrachten
43
b = 100 cm
Bij het KNMI en de weersverwachtingen op de televisie wordt neerslag altijd
gemeten in ‘mm neerslag’. Eén mm neerslag wil zeggen dat er op 1 m2
grondoppervlak 1 mm neerslag is gevallen. In totaal is er bij 1 mm neerslag een
volume van 1 L water op 1 m2 grond gevallen.
A = 1 m2
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Bijlagen
Laat met een berekening zien dat er
bij een neerslag van 1 mm precies
1 L water op 1 m2 grond is gevallen.
____________________________
____________________________
____________________________
____________________________
___________________________ L
Hoeveel mm neerslag is er gevallen op 1 cm2 grond?
____________________________
____________________________
Omdat de opening van de fles groter is dan de opening van de opvangbuis, waar
je afleest, kun je niet meteen aan de hoogte zien hoeveel mm neerslag er is
gevallen. Om toch af te kunnen lezen hoeveel mm neerslag er is gevallen moet
je wat rekenwerk verrichten.
Nu is l x b de oppervlakte van het
grondvlak. Oppervlakte heeft de letter A.
Onze formule wordt nu:
𝑉𝑉 = 𝐴𝐴 𝑥𝑥 ℎ
b = 100 cm
Bij de eerste opdracht op de vorige bladzijde heb je natuurlijk de formule voor
het volume van een balk gebruikt: 𝑉𝑉 =
𝑙𝑙 𝑥𝑥 𝑏𝑏 𝑥𝑥 ℎ
A = 1 m2
l = 100 cm
We willen het volume weten in mL. Zoals
3
je weet is 1 mL = 1 cm . We nemen daarom de oppervlakte (A) in cm2. De
hoogte h willen we graag in mm houden.
We weten dat we het aantal mm moeten delen door 10 om cm te vinden. De
formule wordt dan:
𝑉𝑉(𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑐𝑐𝑐𝑐3 ) = 𝐴𝐴(𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑐𝑐𝑐𝑐2 ) ∙
ℎ (𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑚𝑚𝑚𝑚)
10
Wil je met deze formule het aantal mm neerslag berekenen dan krijg je:
ℎ=
10 ∙ 𝑉𝑉
𝐴𝐴
Voor jouw eigen regenmeter geldt daarom:
Vwater = volume opgevangen water in mL
Afles = oppervlakte flesopening in cm2
44
h =1 mm
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Bijlagen
𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂 𝒎𝒎𝒎𝒎 𝒏𝒏𝒏𝒏𝒏𝒏𝒏𝒏𝒏𝒏𝒏𝒏𝒏𝒏𝒏𝒏 =
𝟏𝟏𝟏𝟏 ∙ 𝑽𝑽𝒘𝒘𝒘𝒘𝒘𝒘𝒘𝒘𝒘𝒘
𝑨𝑨𝒇𝒇𝒇𝒇𝒇𝒇𝒇𝒇
De vorm van je opvangbuis is een cilinder. Het volume van een cilinder kun je
berekenen met: V = A x h. Waarbij A het oppervlak van het grondvlak is.
Voor het volume van het opgevangen water in je regenmeter geldt daarom:
𝑉𝑉𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤 = 𝐴𝐴𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 ∙ ℎ𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜
Vwater = volume opgevangen water in cm3
Aopvangbuis = oppervlakte opvangbuisopening in cm2
hwater in opvangbuis = hoogte waterkolom in opvangbuis in cm
Invullen van formule 2 in formule 1 geeft:
𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 =
𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛 =
10 ∙ 𝐴𝐴𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜∙ℎ𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜
𝐴𝐴𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓
→
10 ∙ 𝐴𝐴𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜
∙ ℎ𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤𝑤 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 (𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑐𝑐𝑐𝑐‼)
𝐴𝐴𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓
De oppervlakten van de opvangbuis en de fles veranderen niet tijdens het
meten. Alleen de hoogte van het water in de opvangbuis verandert. Het
omcirkelde deel van de formule heeft dan ook steeds dezelfde waarde. We
noemen dit de schaalfactor. De schaalfactor (f) is een constante voor jouw
regenmeter, maar zal anders zijn bij andere regenmeters.
Opdracht
Noteer de berekende en gemeten waarden in je logboek.
•
•
•
•
•
•
Meet de binnendiameter van de frisdrankflesopening van de regenmeter
met een schuifmaat.
Meet de binnendiameter van de opvangbuisopening van de regenmeter
met een schuifmaat.
Bereken de oppervlakte van de frisdrankflesopening in cm2.
Bereken de oppervlakte van de opvangbuisopening in cm2.
Bereken de schaalfactor van jouw regenmeter.
Noteer de formule waarmee je tijdens het meten gaat berekenen hoeveel
mm neerslag er is gevallen.
Nu ga je de schaalverdeling aanbrengen op je regenmeter. Gebruik de formule
die je hebt gevonden om de afstanden te berekenen. Vul eerst de tabel.
aantal mm
neerslag
h (in cm)
0
1
2
3
4
5
0
45
6
7
8
9
10
15
20
25
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Bijlagen
Maak nu de schaalverdeling op je opvangbuis. Teken, met watervaste stift, zo
nauwkeurig mogelijk en zet de juiste waarden in mm neerslag bij de streepjes.
46
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Bijlagen
Bijlage 5: Zelf het dauwpunt bepalen
In dit experiment onderzoek je het dauwpunt en luchtvochtigheid. Bedenk zelf
een onderzoeksvraag en stel een hypothese op. Tip: lees eerst wat je precies
moet doen.
Onderzoeksvraag:_______________________________________________.
Hypothese:_____________________________________________________.
Materiaal
1. Bekerglas (250 mL)
2. Thermometer
3. Water (ca 100 mL)
4. IJsklontjes (minimaal 2)
Uitvoering
• Meet de temperatuur van de lucht en noteer hieronder.
• Vul het bekerglas met 100 mL water.
• Voeg één ijsklontje toe en roer ongeveer één minuut.
• Voeg een tweede ijsklontje toe en roer weer een minuut.
• Als je iets aan de buitenkant van het bekerglas ziet gebeuren noteer je
hieronder de temperatuur van het water.
Meetwaarden
• De luchttemperatuur is _________ °C
• De watertemperatuur is _________ °C
• Het dauwpunt is ________°C
• Gebruik je metingen en het mollier-diagram op de volgende bladzijde om
te bepalen hoe hoog de luchtvochtigheid is. Laat zien in het diagram hoe
je dit hebt gedaan.
Luchtvochtigheid is ________%
47
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Bijlagen
48
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Bijlagen
Bijlage 6: Maak zelf een hygrometer
Materiaal
• Blokje hout
• Paardenhaar
• Plastic pijlpunt
• Muntje van 5 cent
• 2 spijkertjes
• Hamer
• Potlood/viltstift
• Plakband of contactlijm
Uitvoering
• Maak een gaatje in het midden van de brede kant
van de plastic pijl.
• Maak een gaatje een beetje meer naar rechts aan
de onderkant van de plastic pijl.
• Sla een spijkertje aan de bovenkant van de
voorzijde van het blokje hout (niet helemaal er
in!).
• Plak het muntje op de plastic pijl (plakband of
contactlijm).
• Bevestig de plastic pijlpunt aan het blokje hout
met een spijkertje door het linker gaatje van de
pijl.
• Knoop de paardenhaar aan het bovenste
spijkertje en aan de plastic pijlpunt (onderste
gaatje).
• Geef op je hygrometer aan bij welke stand de
lucht vochtig is en bij welke stand juist droog.
49
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Bijlagen
Bijlage 7: Een wolk in een petfles
Materiaal
• Petfles (plastic) zonder etiket.
• Koud water
• Lucifers
Uitvoering
• Giet een beetje koud water in de petfles.
• Draai de dop op de fles en schud de fles.
• Knijp een paar keer in de fles (gebeurt er iets in de
fles?).
• Draai de dop van de fles en laat er een brandende
lucifer in vallen (die gaat uit als hij het water raakt).
• Draai de dop snel weer op de fles en schud de fles.
• Knijp weer een paar keer in de fles.
Beantwoord de volgende vragen:
Waarom helpt het schudden van de fles bij dit experiment?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________.
Hoe heeft de rook van de lucifer geholpen bij het maken van de wolk?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________.
50
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Bijlagen
Bijlage 8: Een klein experiment
Maak een kort filmpje op je telefoon over dit experiment.
Materiaal
• Plastic kam
• Waterkraan
• Je eigen haar
Uitvoering
• Kam je haar met een plastic kam.
• Zet de kraan aan met een dunne zachte waterstraal.
• Hou de kam in de buurt van de waterstraal.
Waarnemingen en conclusie
Wat zie je?
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________.
Hoe kun je dit verklaren?
…/2
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
___________________________________________.
51
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Bijlagen
Bijlage 9: Projectopdracht ‘het weer’
Als afsluiting van dit project schrijf je een verslag over dit project. Je schrijft één
verslag met je groepje. Het verslag bestaat uit een verplicht en een vrij
onderdeel. Het beoordelingsformulier vindt je aan het einde van deze bijlage.
Verplicht onderzoeksonderdeel
Dit onderdeel gaat over de meetinstrumenten die je gemaakt hebt. De
bijbehorende onderzoeksvraag en deelvragen zijn al voor je opgesteld.
Bouwen en testen meetinstrumenten
Hoofdvraag:
 Hoe ziet een zelfgemaakt weerstation er uit waarin temperatuur,
luchtdruk, neerslag en luchtvochtigheid worden gemeten?
Deelvragen:
• Welke meetinstrumenten moeten er gemaakt worden?
• Hoe zien de meetinstrumenten er uit en wat is hun werking?
• Hoe functioneren de meetinstrumenten in de praktijk?
• Welke aanpassingen zijn noodzakelijk en/of wenselijk na het testen van
het weerstation?
Vrije deel
In dit deel van je onderzoek kies je zelf een onderwerp uit het weer. Dit
onderwerp ga je diepgaand onderzoeken. Voor dit deel van je onderzoek stel je
zelf de onderzoeksvraag en de deelvragen op.
Bedenk nu samen een onderwerp en stel de onderzoeksvraag en deelvragen op
in je logboek.
52
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Bijlagen
Eisen verslag
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Je verslag is, zonder voorkant en inhoudsopgave, minimaal 10 A4-tjes lang.
Je mag afbeeldingen ter verduidelijking van je verhaal opnemen in je verslag.
Samen mogen de afbeeldingen niet meer dan 30% van je verslag beslaan.
Het lettertype van de tekst is maximaal 12 Pt. Die van hoofdstuktitels en
paragraaftitels mag wel groter.
Je verslag bevat een voorblad met titel, namen, klas en datum.
Je verslag bevat een inhoudsopgave.
Je verslag bevat een inleiding waarin achtergrondinformatie en hoofd- en
deelvragen zijn opgenomen.
Je verslag heeft een logische opbouw in hoofdstukken en paragrafen.
Over ieder van de drie delen schrijf je een conclusie waarin hoofd- en
deelvragen beargumenteerd worden beantwoord.
Er worden minimaal 6 bronnen geraadpleegd.
53
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Bijlagen
Beoordelingsformulier verslag
Inhoudelijke eisen
Voorkant
Bevat titel die samenhangt met inhoud
verslag evenals voor- en achternamen en
datum
Inleiding
- Heldere samenvatting inhoud verslag.
- onderzoeksvragen voor verplichte
onderdelen en eigen onderzoek.
- goed lopend verhaal.
Meten aan het
- De bouw en werking van de
weer
meetinstrumenten wordt helder
beschreven en ondersteund door
afbeeldingen.
- De voor- en nadelen van de gemaakte
meetinstrumenten worden tegen elkaar
gehouden en er worden goed
beargumenteerde conclusies getrokken
over verbeteringen van de
meetinstrumenten.
- De meetresultaten zijn duidelijk in
tabellen en grafieken weergegeven.
Eigen
- Het onderwerp wordt helder omschreven
onderwerp
en bevat geen natuurkundige fouten.
- Er wordt gericht gezocht naar een
antwoord op de gestelde
onderzoeksvraag.
- De natuurkunde achter het onderwerp
wordt correct en helder beschreven.
- De conclusies worden beargumenteerd op
basis van beschreven informatie.
Punten voor onderzoeksverslag
Verzorging lay-out
Spelling/grammatica en zinsbouw.
Opbouw en hoofdstukverdeling
Totaalscore onderzoeksverslag
-
54
max.
Score
score
5
10
10
25
50
-5
-5
-5
Lesbrief ‘Het Weer’:
NASK
Bijlagen
Beoordelingsformulier losse producten
onderdeel
inhoudelijke eisen
poster energiehuishouding
-
presentatie
neerslag
-
-
-
strip Coriolis
effect
-
thermometer
-
regenmeter
-
hygrometer
-
fotoreportage
bewolking
-
applet
opdracht
zonne-energie
experiment
luchtdruk
-
barometer
-
De poster is origineel, helder, duidelijk en
bevat geen fouten.
Het gekozen probleem en mogelijke
oplossing en de invloed daarvan op de
energiestromen komt duidelijk naar voren
en is correct.
Het ontstaan van de neerslagvorm wordt
natuurkundig juist uitgelegd.
Er wordt duidelijk gesproken.
Er wordt contact gemaakt met het publiek.
Er wordt gebruik gemaakt van
ondersteunend materiaal zoals posters,
PowerPoint, enzovoorts.
De presentatie is niet langer dan 3
minuten.
De strip bevat 6 of meer plaatjes.
De strip is duidelijk en beschrijft op
correcte maar ook originele wijze het
Coriolis effect.
De thermometer werkt en is nauwkeurig
geijkt.
De thermometer is netjes afgewerkt.
De barometer werkt en is geijkt.
De barometer is origineel afgewerkt.
De regenmeter werkt en is netjes
afgewerkt
De hygrometer werkt en is netjes
afgewerkt.
Er zijn minimaal 6 duidelijk foto’s aanwezig
van minimaal 2 soorten bewolking.
De toelichting bij de foto’s is juist en
compleet.
De opdracht is uitgevoerd en de vragen
zijn voldoende beantwoord.
Onderzoeksvragen, uitvoering en conclusie
zijn juist en helder.
- Er zijn 2 duidelijk verschillende methoden
gekozen om de luchtdruk te verhogen.
totaalscore losse producten
totaalscore verslag
Totaalscore project
Cijfer = (aantal punten+10)/10)
-
55
max.
score
5
5
5
5
5
5
5
2
1
2
40
50
90
+
score