Dit document bevat de uitwerkingen van de NLT-module 'IJs en Klimaat' voor VWO 4/5/6.
Bevat de uitwerkingen van de volgende hoofdstukken:
Hoofdstuk 1: soorten en eigenschappen
Hoofdstuk 2: IJs als klimaatarchief
Hoofdstuk 3: Klimaat onder invloed van ijs
Hoofdstuk 4: IJs en klimaatveranderi...
Hoofdstuk 3: Het klimaat onder invloed van ijs ...................................... 13
Verbreding 3. Energiefluxen .................................................................. 15
Hoofdstuk 4: IJs en klimaatverandering, nu en later .............................. 18
Verbreding 4. Massabalans................................................................... 20
,Hoofdstuk 1: IJs op Aarde, De cryosfeer
Voorkennis
Persoonlijk antwoord.
Opdracht 1.1A Landijs
a) Als je alle ‘staven’, behalve die van Groenland en Antarctica, bij elkaar optelt, kom je
aan ongeveer 480.000 km2.
b) Dat is ongeveer 12x zo groot als Nederland. (5% van oppervlak Europa)
c) Rechts van Antarctica heb je een hele sterke toename in oppervlakte door de
logaritmische schaal.
d) Op Groenland en Antarctica
Extra opdracht 1.1B Volume, massa en smeltwarmte van de cryosfeer
F m∙g
a) p=A= met P de atmosferische druk, A het oppervlak en m de totale massa. Met
A
een oppervlak van 1 m² en omschrijven zodat we de massa kunnen berekenen, volgt:
𝑷∙𝑨 𝟏,𝟎𝟏𝟑∙𝟏𝟎𝟓 ∙𝟏
𝒎= 𝒈
= 𝟗,𝟖𝟏
= 𝟏, 𝟎𝟑 ∙ 𝟏𝟎𝟒 𝒌𝒈
b) Om de totale massa van de aarde te berekenen hebben we eerst het totale oppervlak
van de aarde nodig. De aarde is een bol met een straal (r) van 6378 km. Het oppervlak
van een bol wordt gegeven door: A = 4πr2. Zodat volgt:
𝟐
𝑷∙𝑨 𝟏,𝟎𝟏𝟑∙𝟏𝟎𝟓 ∙𝟒𝝅∙(𝟔,𝟑𝟕𝟖∙𝟏𝟎𝟔 )
𝒎= 𝒈
= 𝟗,𝟖𝟏
= 𝟓, 𝟑 ∙ 𝟏𝟎𝟏𝟖 𝒌𝒈
c) Bedenk dat bij opwarmen geldt:
(1) Q = c ∙ m ∙ ∆T en (2) Q = C ∙ ∆T
Waarin: Q: de toegevoerde energie (J),
c: de soortelijke warmte (J/(kg ∙ °C),
m: de massa (kg),
∆T: de temperatuurtoename (°C)
C: de warmtecapaciteit (J/°C).
De warmte capaciteit is dus eigenlijk de energie nodig om een heel voorwerp 1°C
warmer te maken. Vaak wordt de warmtecapaciteit gebruikt als een voorwerp is
samengesteld uit meerdere materialen.
Vergelijking van formule (1) en (2) laat zien dat: C=c∙m
Voor de warmtecapaciteit van de lucht volgt dan: Catmosfeer = 1000 ∙ 5,3∙1018 =
5,3∙1021 J/°C
d) V = A ∙ diepte = 3,62∙108 ∙ 3,8 = 1,38∙109 km3 = 1,38∙1018 m3
m = V ∙ ρ = 1,38∙1018 ∙ 1028 = 1,41∙1021 kg
e) Coceaan = c ∙ m = 3,93∙103 ∙ 1,41∙1021 = 5,6∙1024 J/°C
f) De gezamenlijke warmtecapaciteit van de atmosfeer en de oceaan bedraagt:
Ctot = Catmosfeer + Coceaan = 5,3∙1021 + 5,6∙1024 = 0,0053∙1024 + 5,6∙1024 = 5,6∙1024 J/°C
g) Uit tabel 1.1 volgt de hoeveelheid ijs:
24,7 + 2,9 + 0,7 + (kleine beetjes) = 28,3 miljoen km3 = 28,3∙1015 m3
Dit ijs weegt: m = V ∙ ρ = 28,3∙1015 ∙ 900 = 2,54∙1019 kg
De smeltwarmte van ijs (de energie die nodig is om één kilogram ijs van 0°C geheel om
te zetten in water van 0°C) bedraagt: 334∙103 J/kg.
Om het ijs te smelten is dus een energie nodig ter grootte van:
Q = rs ∙ m = 334∙103 ∙ 2,54∙1019 = 8,5∙1024 J
h) De gezamenlijke warmtecapaciteit van de atmosfeer en de oceaan bedraagt:
Ctot = Catmosfeer + Coceaan = 5,3∙1021 + 5,6∙1024 = 0,0053∙1024 + 5,6∙1024 = 5,6∙1024 J/°C
Q = C ∙ ∆T → 8,5∙1024 = 5,6∙1024 ∙ ∆T → ∆T = 1,5°
IJs en klimaat – uitwerkingen -4-
, Opdracht 1.2A Het fasediagram en koken en bevriezen
a) Volg de rode horizontale stippellijn en kijk waar die de scheidingslijn tussen vast en
vloeistof kruist: dat gebeurt bij 273 K = 0°C. Op vergelijkbare wijze kijk je waar deze lijn
de scheidingslijn tussen vloeistof en gas kruist: dat gebeurt bij 373 K = 100°C.
b) 0.33 atm = 3,3∙105 Pa → T = 342 K = 69 °C.
(Atmosfeer is een wat verouderde eenheid van druk, overeenkomend met de
gemiddelde luchtdruk op zeeniveau, ofwel 101,325 kPa. Het eenheidssymbool is atm)
c) Een lagere druk betekent dat er minder luchtmoleculen in de ruimte zijn. Moleculen
hebben dan al meer de ruimte en er is minder energie nodig om ze de ruimte te geven
om de gasfase te bereiken. Dat betekent dat er minder energie nodig is om water te
laten koken, dus onder een lagere druk is het kookpunt ook lager.
d) Dat proces heet depositie of rijpen, gas/waterdamp kan hier zonder tussenstap overgaan
in vast ijs en omgekeerd. Bijvoorbeeld ijs dat ontstaat op de ruiten van vliegtuigen als ze
hoog in de lucht vliegen.
Opdracht 1.2B Dichtheid van ijs
Persoonlijk antwoord.
Opdracht 1.3A Wolken
a) Helemaal boven in de figuur zijn de ijswolken te zien (deze hebben geen scherpe rand).
In het midden en onderste deel van de figuur zijn de waterdampwolken te zien (deze
wolken hebben een scherpe rand). Sneeuwkristallen zorgen voor een onscherpe rand
door de structuur van ijskristallen.
b) Als de temperatuur laag is en er genoeg waterdamp aanwezig is worden er ijskristallen
gevormd. Dit gebeurd in de hogere luchtlagen. Als de kristallen vallen klonteren ze in de
lagere luchtlagen samen tot sneeuwvlokken (Als de temperatuur in de luchtlaag lager
dan het smeltpunt is, zal de sneeuw in regen veranderen.)
c) Persoonlijk antwoord.
Opdracht 1.3B Sublimatie en ijzige winden op de prairie
a) De vaste fase gaat direct over in de gasfase.
b) ρlucht = 1,293 kg m-3 en m = 1,293 kg
Om deze massa af te koelen kost het 1293 J per Kelvin.
De energie die aan de omgevingslucht onttrokken wordt is 2840 J.
∆Tlucht = 2840/1293 = 2,2 K
c) Omdat de lucht boven de prairie extreem droog is kan de sneeuw sublimeren. De
energie (warmte) die daarvoor nodig is, wordt onttrokken aan de lucht/de wind waardoor
de temperatuur nog lager wordt.
Extra opdracht 1.3C Het isolerende sneeuwpakket, bestaande uit lucht en ijs
a) ρijs = 917 kg m-3 en ρlucht = 1,293 kg m-3
ρ90% = 917 ∙ 0,9 = 825 kg m-3 (10% lucht is verwaarloosbaar: 0,1 ∙ 1,29 = 0,129 kg m-3)
ρ60% = 917 ∙ 0,6 = 550 kg m-3
ρ30% = 917 ∙ 0,3 = 275 kg m-3
b) Sneeuw bevat veel stilstaande lucht en is daarom een slechte warmtegeleider. Hierdoor
is de warmtestroom van de bodem onder de sneeuw naar het sneeuwoppervlak heel
klein. De warmtegeleidingcoëfficiënt van lucht bedraagt: 0,024 W m-1 K-1 terwijl die van
ijs 2,1 W m-1 K-1 bedraagt. De reden dat de vacht van een dier en de veren van een
vogel zo goed warmte isoleren is dat ze stilstaande licht vasthouden. Stilstaande lucht is
een goede isolator, denk bijvoorbeeld aan spouwmuren (twee muren gescheiden door
een luchtlaag) en dubbel glas. De haren van de vacht van ijsberen en rendieren zijn zelf
ook nog eens hol zodat zelfs als de vacht nat is hij toch blijft isoleren.
c) ρx% = 917 ∙ x = 100 kg m-3 ; dit geeft x = 0,109, dus ongeveer 11% ijs.
IJs en klimaat – uitwerkingen -5-
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller samenvatter_03. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $16.50. You're not tied to anything after your purchase.
