ESAT SISTA-COSIC Prof Dr Ir Bart De Moor Kardinaal

ESAT/SISTA-COSIC Prof. Dr. Ir. Bart De Moor Kardinaal Mercierlaan 94 B-3001 Leuven Belgium T: +32 -(0)16 321709 F: +32(0)16 321970 E: bart. demoor@esat. kuleuven. ac. be W: www. esat. kuleuven. ac. be

Ontstaan van eenheden - systematizering - kwantifikatie METEN = WETEN - uniformisering en standardizatie T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 2

SI-eenheden -General conference on Weights and Measures, Paris 1960 -International Systems of Units -Noodzaak aan STANDARDIZATIE (waarom ? ) Duim, voet, el, vadem, inch, mijl, zeemijl, yard, … roe, acre, bunder, … Pond, ons, shekel, … Pint, gallon, stere, barrel, … Paardekracht (pk), … T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 3

SI-basiseenheden -meter -kilogram -seconde -ampere -kelvin -candela lengte massa tijd elektrische stroom temperatuur licht-intensiteit I T: +32 -(0)16 -321709 m kg s A °K cd W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 4

Vanwaar komen die eenheden ? -meter = 1 tien-miljoenste van een kwart meridiaan = lengte van een staaf bewaard in Parijs = vandaag gebaseerd op atoom-straling -gram = gewicht van 1 kubieke cm water bij 4 graden Celsius = vanaf 1875: Massa van een platina-iridiumstaaf bewaard in Parijs -Seconde = 1/86400 van gemiddelde zonnedag (tot 1960) = 1/(31 556 925. 974 7) van het tropisch jaar 1900 (=ephemeris time ET) = sinds 1967: gebaseerd op ‘atoomklokken’: 1 s = 9 192 631 770 perioden van de straling van Cesium (isotoop 133) in grondtoestand T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 5

Vanwaar komen de eenheden ? -Candela -Eenheid van lichtintensiteit (helderheid) [I]; -Fotometrische SI eenheid , 1948 -Gedefinieerd via straling platinum bij 2045 K -Minst nwk. van alle SI eenheden -Temperatuur - Statistiche maat voor de gemiddelde kinetische energie/botsingen van deeltjes in een gas, lichaam, …. - T in °C = (T in K) – 273. 16 T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 6

Aanvullende eenheden -de radiaal: cirkel = 2 rad = 360 -de steradiaal: 1 sr = 1/(4 ) bolopp; boloppervlak = 4 sr T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 7

Afgeleide eenheden -Newton -Joule -Watt -Coulomb -Volt -Ohm -Farad -Weber -Henry -Tesla kracht N = kg. m/(s. s) energie, J arbeid of warmte-hoeveelheid vermogen J/s elektrische lading C=A. s elektrische spanning, V of elektrische potentiaal elektrische weerstand elektrische kapaciteit F magnetische flux elektrische inductantie H magnetische flux dichtheid T T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 8

Afgeleide eenheden -1 Newton = kracht om massa van 1 kg een versnelling van 1 m/(s. s) te geven -1 Joule = arbeid verricht door kracht van 1 N over afstand van 1 m -1 Watt = Energie(stroom bvb) van 1 J per seconde -1 lumen = 1 lm = lichtflux = lichtintensiteit x ruimtehoek Totale lichtflux van een puntbron van 1 cd = 4 lumen -luminantie L = lichtintensiteit (helderheid)/oppervlakte = 1 cd / (m 2) = 1 nit (Latijn ‘nitere’ = schijnen) ; 1 stilb = 1 cd/(cm 2) = 1 sb -illuminantie: 1 lux = 1 lumen egaal verspreid over 1 m 2 T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 9

Samengestelde eenheden -oppervlakte -Volume [V] -snelheid [v] -Versnelling [a] -Druk [p, Pascal] -Densiteit -Debiet -… -Kinematische viscositeit lengte/tijd m/s snelheid/tijd kracht/oppervlakte Pa = N/ massa/volume kg/ volume/tijd /s T: +32 -(0)16 -321709 N. s/ W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 10

Grootte-ordes -Tera -Giga -Mega -Kilo -Hecto -Deka -Deci -Centi -Milli -Micro -Nano -Pico -Femto -atto T G M k h da d c m n p f a 1 000 000 1 000 100 grieks 10 0. 1 latijn 0. 01 0. 000 001 0. 000 000 000 000 001 T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 11

… en ook…. . -miljoen -miljard -biljoen -biljard 1 000 000 000 000 Let op: Engels : 1 billion = 1 miljard 1 trillion = 1 biljoen 1 quadrillion = 1 biljard T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 12

…nog gebruikt…. 1 are = 100 1 hectare (=hecto-are) = 100 are Karaat = 1/24 (24 karaats goud = zuiver goud) Minuut, kwartier, uur, dag, week, maand, jaar, decennium, eeuw, Millenium, aeon (1 mio jaar) (60 -delig getallenstelsel = Mesopotamisch!) Liter 1 ton = 1000 kg 1 Å = 1 angstrom = 0. 000 000 1 m 1 bar = 1 E+05 Pa; 1 mbar = 1 E+02 Pa; T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 13

…nog gebruikt …. 1 mol(e) = massa in g gelijk aan moleculaire massa = massa die evenveel moleculen/atomen bevat als atomen in 12 gram of C (getal van Avogadro) 1 mol C = 12 g ; 1 mol H 2 O = (1+1+16) g; In 32 g (2 x 16) van O 2 -gas zitten N_A moleculen N_A Getal van Avogadro (6. 022 E+23/mol = # atomen in 12 g C ) T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 14

…nog gebruikt…. 1 e. V = 1 electron volt = energie van een electron bewegend in 1 V elektische potentiaal = 1. 6 E-19 J Lading van een electron = 1. 6 E-19 C(oulomb) 1 pk = 1 paardekracht = 745. 7 W k. W hr = kilowatt uur = 3 600 000 J m. W hr = megawatt uur = 3 600 000 J 1 kcal = 1 kilocalorie = 4 185. 5 k. J = hoeveelheid warmte nodig om de temperatuur van 1 kg H 2 O met 1°C te doen stijgen T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 15

…. nog gebruikt …. -Temperatuur Kelvin, Celsius, Fahrenheit T in K = 273. 15 + T in °C T in K = 255. 37 + (5/9)(T in °F) Voorbeeld: Vriespunt H 2 O = 0°C = 273. 15 K = 32°F -Beaufort -Windschaal -13 onderverdelingen 0 (briesje) – 12 (orkaan) -Richter -0 Richter = 1 micron uitwijking op geijkte seismograaf op 100 Km van epicentrum -+ 1 Richter = x 10 in seismische energie -Richter 3 = 1 E+06 J -Richter 6 = 1 mio x energie van Richter 0 = 1 E+13 J T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 16

Natuurconstanten c e G g h R k k_e lichtsnelheid lading van een electron universele gravitatieconstante op aarde constante van Planck universele gasconstante van Boltzmann elektrostatische constante 299 792 458 m/s -1. 602 176 46 E-019 C 6. 7 E-011 N (m. m)/(kg. kg) 9. 80665 m/(s. s) 6. 6260688 E-033 J. s 8. 314 J/K/mol 1. 381 E-023 J/K (R=k. N) 8. 987 E+09 N. (m. m)/C Pi 3, 141592653589. . Wie U kent O getal belangryk en gepast; Leert ook and’re waarheên ankervast e 2. 71828459045…. N_A Getal van Avogadro (6. 022 E+23/mol = # atomen in 12 g C ) T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 17

Voorbeelden lengte -Kosmische horizon -Andromeda nevel -Diameter ons melkwegstelsel -Alpha Centauri -1 lichtjaar -Zon Pluto -Zon Aarde -Diameter Zon -Diameter Jupiter -Diameter Aarde -Gemiddelde mens T: +32 -(0)16 -321709 alles in m 2 E+26 3 E+25 6 E+20 3 E+16 9463 E+15 5. 9 E+12 1. 49 E+11 1. 391 E+09 1. 428 E+08 1. 271 E+07 1. 8 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 18

Voorbeelden lengte -Diameter menselijk haartje -Resolutie menselijk ook -Rode bloedcel -Gistcel -Chromosome -Golflengte rood cadmium licht -Bacterie -Virus -Atoomdiameter -Atoomkerndiameter T: +32 -(0)16 -321709 alles in m 8 E-05 4 E-05 7 E-06 2 E-06 1 E-06 6. 438 E-07 2 E-07 1 E-08 1 E-10 1 E-14 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 19

Voorbeelden massa -Groot melkwegstelsel -Matig melkwegstelsel -Zon -Jupiter -Aarde -Mars -Maan -Atmosfeer -Geladen tanker -Walvis alles in kg 1 E+42 1 E+41 2 E+30 1. 88 E+30 5. 976 E+24 6. 4 E+23 7. 37 E+22 5 E+18 1 E+09 1 E+04 T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 20

Voorbeelden massa alles in kg 1 E+03 1 E+02 1 0. 5 E-03 1 E-013 1 E-021 3 E-26 2 E-26 1. 67265 E-27 8. 5473 E-031 5 E-34 -Olifant -Gewichtig mens -Rat -Insect -Bacterie -Virus -Molecule H 2 O -Koolstofatoom -Neutron/proton -electron -neutrino T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 21

Voorbeelden energie -zonnestraling 4 E+26 W (infrarood, zichtbaar licht, ultraviolet, X-straling enz… -zonnestraling op aarde 1. 73 E+17 W (waarvan 30 % wordt teruggekaatst) -1 ton TNT (trinitrotoluene) 4. 2 E+09 J -Thermonucleaire bom 100 -megaton TNT -Ontsnappingsenergie voor 6. 24 E+07 J satelliet van 1 kg -Normale inspanning 100 W (hersenen !) -Sportman (korte periode) 750 W -Elektrische waterverwarmer 1500 W -Glas melk 170 kcal -8 uren slaap 1. 5 miljoen J -Huisbrandolie woning 1 jaar 100 GJ T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 22

Voorbeelden energie -1 hartslag -Boek van 1 kg 1 m hoog -1 liter water van 20°C naar 100°C -Steenkool -Gratis energieplan Stevaert -Gemiddelde energieverbruik persoon in Vlaanderen -Liberalisering electriciteit Nu reeds voor bedrijven Vanaf 2002 T: +32 -(0)16 -321709 1 J 10 J 19 k. J 30 a 35 k. J / kg 100 k. Wh/gezinslid/jaar 3000 a 3500 k. Wh/jaar > 20 GWh > 1 GWh W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 23

Voorbeelden licht Helderheid van bronnen -Zon - Gloeilamp 100 W -Blauwe lucht -kaarsvlam -maanloze heldere nacht -wit papier in middagzon - Straf flitsllicht 2. 04 E+27 cd 2. 56 E+28 lm (2. 04 E+27 cd. 4 sr) 150 000 – 200 000 sb 1700 lumen; 135 cd 0. 2— 0. 6 sb 0. 5 sb 2 E-08 sb 3 sb 1 miljoen lm T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 24

Voorbeelden licht Helderheid van belichte objekten (illuminantie) -Zachtverlichte gang -Kamer waar men goed kan lezen -Werkplaats -Precisiewerk -Wit blad in volle zon T: +32 -(0)16 -321709 30 lux 500 lux 1000 lux 2000 lux 70 000 lux W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 25

Voorbeelden temperatuur -Zon -smeltpunt wolfram -smeltpunt goud -Kookpunt van water -Lichaamstemperatuur -Stolling water -Vloeibare zuurstof -Vast zuurstof -Vloeibare Waterstof -Vaste waterstof -Absoluut nulpunt 6000 K 3387 K 1337. 58 K 373. 16 K 310 K 273. 16 K 90. 188 K 54. 361 K 20. 28 K 13. 81 K 0 K (= - 273. 16 C) T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 26

Voorbeelden uit industrie / praktijk Energie/vermogen Gloeilamp van …. . Auto van …. Pk Philips Light BMW, Mercedes, Peugeot, Electriciteitscentrale van …. MW Electrabel, …. Licht Voetbalveld verlichting van … Beamer voor projektie van … T: +32 -(0)16 -321709 Philips Turnhout Barco, Philips, …. W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 27

Andere grootheden : decibels -Geluid - Gehoor = 20 Hz – 20 k. Hz -Referentie= 0 d. B =geluidsterkte voor geluidsgolf van 1000 Hz die juist hoorbaar is door een testpanel van 1000 testpersonen -Ofwel vermogen/oppervlakte (W/(m 2)): 1 E-012 W/m 2 -Ofwel drukverschil/oppervlakte (N/(m 2)): 2 E-05 Pa/m 2 - trommelvlies = 1 cm 2: elk oor ontvangt +/- 1 E-016 W !! -d. B schaal = logaritmische schaal -Druk: 20 x(log 10(p/1)) d. B = p x hoger drukverschil Vb. 10 d. B = referentiedruk x 3. 16; 100 d. B = referentiedruk x 100 000 = 2 Pa/m 2; -Vermogen: 10 x(log 10(P/1)) d. B = P x hoger vermogen Vb. 3 d. B = referentievermogen x 2; 100 d. B = referentievermogen x E+010 = 1 E-02 W/m 2 T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 28

Geluidsintensiteiten 0 d. B 10 d. B 20 d. B 30 d. B 40 d. B 55 d. B 60 d. B 65 d. B 70 d. B 75 d. B 85 d. B 90 d. B 105 d. B 117 d. B 120 d. B Nauwelijks hoorbaar voor intacte oren Juist hoorbaar Geisoleerde uitzendstudio waarin niets gebeurt Zacht gefluister op 5 m Slaapkamer Rustige omgeving Licht verkeer op 15 m Airco op 6 m Gewoon gesprek Typisch lichte autostrade Vrachttrein op 15 m (geen gesprek mogelijk) Drilboor op 15 m Zware vrachtwagen op 15 m Luid roepen op 15 m Opstijgende jet op 600 m Luidste stem zonder versterking (Te) luide diskoteek Opstijgende jet op 60 m T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 29

Geluid -Snelheid van geluid -In droge lucht van 0°C: 330 m/s -In water van 25°C: 1500 m/s -In staal: 5000 m/s -Geluid en menselijke perceptie: Veel psychologische effecten ! - Gepercipieerd geluidsnivo (subjectief) (bvb house, rock, klassiek) -Dieren bvb. horen heel andere geluiden dan wij -Muziek -Middenste A (la) op piano = 440 Hz -1 oktaaf = verdubbeling in frekwentie T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 30

Nog andere grootheden…. -Viscositeit (stokes, poiseuille) -(Radioactieve) straling (curie, rutherford, roentgen, rep, rem, rad… T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 31

Informatie-theorie -Bit: 0 of 1 -Byte: 8 bits -Baud: bits per seconde -Mips: Miljoen instructies per seconde -Flop: Floating point operation: 1 vermenigvuldiging + 1 optelling Moderne PC: 20 a 200 MIPS T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 32

Chemie: Opbouw van de materie -Atoom = Kern (=protonen (positief) + neutronen(neutraal)) + electronen (negatief): Wet van behoud van lading Voorbeelden H: Waterstof, C: Koolstof, N: Stikstof, O: Zuurstof, F: Fluor P: Fosfor, S: Zwavel, Cl: Chloor, …. -Atomen: Tabel van Mendeljev (1834 -1907): Rangschikking volgens stijgende atoommassa: T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 33

Chemische binding -Molecule = verzameling van gebonden atomen -Binding = gedeeld elektronenpaar -Organische verbindingen: Bevatten C en meestal ook H -Anorganische verbindingen = niet-organisch -Moleculen hebben een structuurformule: -Vaste stoffen, vloeistoffen, gassen T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 34

Voorbeelden Zuurstof O 2: 20 % atmosfeer; 50 % van de aardkorst Stikstof N 2: 78 % van de atmosfeer; In proteinen; Water H 2 O Koolstofdioxide CO 2: Eindprodukt van metabolisme (verteren, bomen); Prik; Houdt zonne-energie binnen atmosfeer: Broeikaseffect; Ozon O 3: Houdt zonne-ultra-violette straling tegen: Gat in de ozonlaag ! Ammoniak NH 3: Nzklk voor industriele voedselproduktie; Kunstmest; (reuk van Camembert/Brie) Zwaveldioxyde SO 2: Giftig; Verbranding van zwavelhoudende brandstoffen Zwavelzuur H 2 SO 4: Essentieel in bijna ALLE industriele produkten; Oorzaak van zure regen; Methaan CH 4: Brandbaar gas (moerasgas); Propaan C 3 H 8, Butaan C 4 H 10: LPG, aanstekers, grondstof van propyleen Benzeen C 6 H 6, Methanol CH 4 O, Ethanol C 2 H 6 O, Azijnzuur C 2 H 4 O 2, Melkzuur C 3 H 6 O 3, Oliezuur C 18 H 34 O 2, T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 35

Voorbeelden: Polymeren en plastics -Etheen en polyethyleen: C 2 H 4 en (C 2 H 4)m -Vinylchoride en polyvinylchloride (PVC): C 2 H 3 Cl en (CHCl. CH 2)m -Styreen en polystyreen: C 8 H 8 en [(C 6 H 5)CHCH 2]m -Enz…. Voorbeelden: Suikers, zetmelen -Glucose: C 6 H 12 O 6 -Cellulose: T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 36

De opbouw van het atoom T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 37

Fysica: Krachten in de natuur -Gravitatie -De zwakke kernkracht -De sterke kernkracht -…… T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 38

Behoudswetten -Behoud van energie (mechanische, thermische, straling, massa, …) -Behoud van elektrische lading T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 39

Hoofdwetten fysica -Wetten van Newton F=ma -Kinetische energie -Potentiele energie (‘energie in potentie aanwezig’) T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 40

Hoofdwetten fysica -Speciale relativiteitstheorie van Einstein De lichtsnelheid is een absolute constante - Massa’s en lengtes veranderen bij beweging - Equivalentie van massa en energie - Atoombom / Kernenergie -Algemene relativiteitstheorie -Het equivalentie-principe (voorbeeld van de lift) -De m in F = m a is dezelfde als de m in G = m g -Quantum mechanica -Fotonen = elementaire lichtdeeltjes -Quanta: E = h f T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 41

Straling Frequentie = aantal trillingen per eenheid van tijd Deeltjesenergie = frekwentie x constante Planck Golflengte x frekwentie = lichtsnelheid Voorbeeld: -Oranje-geel licht, f=5 E+14 Hz; Energie van elk foton 5 E+14 h = 3. 31 E-019 J = +/- 2 e. V -Laagste zichtbare frekwentie = rood = 1. 6 e. V (golflengte 700 nm) -Hoogste zichtbare frekwentie = violet = 3. 2 e. V (golflengte 400 nm) T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 42

Elektro-magnetisch spectrum Golflengte cm 1 E+05 1 E+04 AM radio 1 E+03 1 E+02 FM radio 1 E+01 TV 1 E+00 Microgolven 1 E-01 1 E-02 Infrarood 1 E-03 1 E-04 Zichtbaar 1 E-05 1 E-06 Ultraviolet 1 E-07 Rontgen 1 E-08 1 E-09 Gamma Amplitude-ge. Moduleerd Frekwentie-ge. Moduleerd Uitgezonden door atoomkernen (bvb radium) T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 43

Zichtbaar licht ROGGBIV (rood-oranje-geel-groen-blauw-indigo-violet) Rood Geel Groen Violet 700 nm 575 nm 520 nm 400 nm 4. 3 E+014 Hz Wit licht = alle kleuren samen; Prisma ontbindt wit licht in kleuren; T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 44

Basiswetten elektriciteit -Wet van Ohm: Spanning = weerstand x stroom (1 V = 1 . 1 A) -Elektrische energie: 1 J = hoeveelheid elektrisch energie gebruikt wanneer een stroom van 1 A gedurende 1 s door een weerstand van 1 vloeit -Elektrisch vermogen = spanning x stroom (1 W = 1 V. 1 A) -Stroom/spannings wetten van Kirchoff T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 45

Basiswetten elektro-magnetisme Wet van Coulomb Elektrisch veld = kracht / lading Magnetisme: Bewegende ladingen veroorzaken krachten (twee evenwijdige stroomgeleiders van lengte l met stroom i 1 en i 2, op afstand d) Magnetisch veld = kracht/stroomsterkte/lengte bvb: Magnetisch veld aarde = 5 E-05 N/(A. m) 1 Tesla = 1 N/(A. m) = sterkte van een magnetisch veld dat een kracht van 1 N uitoefent op een geleider van 1 m waardoor een stroom van 1 A loopt; T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 46

Wetten van Maxwell -Differentiaalvergelijkingen -Beschrijven de voortplanting van elektrische en magnetische velden doorheen de ruimte T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 47

Hoofdwetten thermodynamica - Eerste hoofdwet: Wet van behoud van energie Equivalentie van alle vormen van energie (mechanische, elektrische, warmte, massa, straling, …. ) ; Lavoisier: Rien ne se crée, rien ne se perd -Tweede hoofdwet: Wet van stijgende entropie (Clausius) -De totale energie blijft constant; Maar energie ‘ontaardt’; Deze richting van verdeling van energie is irreversibel; T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 48

Voorbeelden u In een motor wordt potentiele (brandstof-) energie omgezet in warmte in arbeid u Hete voorwerpen koelen af; Koude voorwerpen verwarmen niet spontaan u Een stuiterende bal gaat stilliggen; Een stilliggende bal begint niet spontaan te stuiteren; u Koelkast; Airconditioning; Verwarming; HVAC; Koelen = arbeid leveren zodat T verlaagt T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 49

Enkele wetten… u Entropie-verandering = toegevoegde warmte / temperatuur u Temperatuur = statistische maat voor de activiteit van veel deeltjes tegelijk u Formule van Boltzmann: S = k log W (W = aantal mogelijke toestanden) u Ideale gaswet: p. V=n. R. T (p=druk, V=volume, n = hoeveelheid materie, T = temperatuur) u Wet van Avogadro: Onder dezelfde temperatuur en druk, bevatten gelijke volumes van alle gassen hetzelfde aantal atomen/moleculen T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 50

Geschiedenis van …. -Wiskunde -Fysica -Thermodynamica -Statistiek -Chemie -Bio(techno)logie -…. . BIJZONDER LEERRIJK ! T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 51

Geschiedenis van de wiskunde -Oudheid (Pythagoras, Plato, Eudoxus, Euclides, Archimedes, Apollonius, Pappus, …) -Middeleeuwen (Europa) (Boethius, Fibonacci, …) -Middeleeuwen (Arabische wereld) -Renaissance (algebra, trigonometrie, humanisme, kunst, techniek) -Infinitesimaalrekenen (Descartes, Fermat, Newton, Leibniz, …. ) -Achttiende eeuw (Bernouilli’s, d’Alembert, Euler, …. ) -Negentiende eeuw (rigoreusiteit, structuren in algebra en meetkunde) (Gauss, Cauchy, Abel, Galois, Riemann, Plücker, Klein, Weierstrass, …. ) -Ontwikkeling van statistiek (Pascal, Huygens, Bernouilli, De Moivre, Bayes, Laplace, Quetelet, Poisson, Galton, Pearson, …) -Grondslagen van de wiskunde en axiomatisering (Cantor, Dedekind, Frege, Peano, Russell, …. ) T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 52

Geschiedenis Thermodynamica -Anders Celsius (1701 -1744) -James Watt (1736 -1819) -Nicolas Leonard Sadi Carnot (1796 -1832) -James Prescott Joule (1818 -1889) -William Thomson, Lord Kelvin (1824 -1907) -Rudolf Clausius (1822 -1888) -Ludwig Boltzmann (1844 -1906) -Emile Clapeyron (1799 -1864) -Josiah Willard Gibbs (1839 -1903) -Stirling -Otto -Rudolph Diesel T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 53

Geschiedenis Fysica -Galileo Galileï (1564 -1642) -Evangelista Torricelli (1608 -1647) -Blaise Pascal (1623 -1662) -Isaac Newton (1642 -1727) -Charles Augustin de Coulomb (1736 -1806) -Joseph Louis Lagrange (1736 -1813) -Antoine Lavoisier (1743 -1794) -Alessandro Volta (1745 -1827) -Pierre Simon de Laplace (1749 -1827) -André Marie Ampère (1775 -1836) -Hans Christian Oersted (1777 -1851) -Karl Friedrich Gauss (1777 -1855) T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 54

Geschiedenis Fysica -Georg Simon Ohm (1787 -1854) -Michael Faraday (1791 -1867) -Joseph Henry (1797 -1878) -Wilhelm Eduard Weber (1804 -1891) -James Clerk Maxwell (1831 -1879) -Alexander Graham Bell (1847 -1922) -Nikola Tesla (1856 -1943) -Heinrich Rudolf Hertz (1857 -1894) -Ernest Rutherford (1871 -1937) -Albert Einstein -Paul Adrien Maurice Dirac -Niels Bohr -J. Robert Oppenheimer T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 55

Vraagstukken -Hoeveel massa verliest de zon per seconde ? Energie-verlies = 4 E+26 J/s; 1 kg = 9 E+16 J; Dus Massaverlies = 4. 4 E+09 kg/s (= +/- 4 tankers/s) -Hoelang duurt het voor de zon een massa opbrandt gelijk Aan die van de aarde ? +/- 1. 36 E+15 s = 43 miljoen jaar - Hoeveel lampen van 60 W kan je laten branden gedurende 1 uur met de energie aanwezig in 1 liter water ? 1 kg. c. c = 90 quadriljoen joule T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 56

Vraagstukken -Hoeveel (koolstof)atomen kan je na mekaar leggen tot je een ketting hebt van 1. 5 cm ? 100 miljoen T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 57

Vraagstukken -Wat is de kinetische energie van een auto van 2000 kg die 30 m/s rijdt ? 9 E+05 J -Hoe lang kan je 1 gloeilamp van 60 W laten branden met de potentiele energie van een massa water in een zwembad van 10 m lang, 5 meter breed, 2 meter diep op 100 m hoogte; -Wat is de snelheid van een persoon van 100 kg die uit een venster springt op 3 m hoogte, op het ogenblik dat zij de grond raakt ? -Waar is de potentiele energie het grootst: Bij 1 kg ijzer of bij 1 kg pluimen elk op 1 m boven de grond ? T: +32 -(0)16 -321709 W: http: //www. esat. kuleuven. ac. be/sista 58