Het woord ‘fotosynthese’ valt nauwelijks of niet in de media, maar het feit dat planten via fotosynthese CO2 opnemen en daarmee de opwarming van de aarde tegengaan, is wél heel actueel. De klimaatverandering is namelijk bijna dagelijks nieuws ergens in de wereld. Dit thema maakt je hopelijk nog meer bewust van het enorme belang van planten voor het leven op aarde, met fotosynthese als uitgangspunt.
3 Dek de schaaltjes af met doorzichtige plastic folie, om te voorkomen dat de wattenbodem uitdroogt.
4 Plaats gedurende twee weken schaaltje A in het donker en schaaltje B in het licht. Zorg ervoor dat de temperatuur in beide situaties hetzelfde is.
WAT GEBEURT ER?
TIJDSVERLOOP
drie tot vier dagen
SCHAALTJE A (DONKER)
De zaadjes zijn gekiemd.
Verklaring:
• De stengels zijn SLAP / STEVIG.
• De blaadjes zijn GROEN / GEEL gekleurd.
SCHAALTJE B (LICHT)
De zaadjes zijn gekiemd.
• De stengels zijn SLAP / STEVIG.
• De blaadjes zijn GROEN / GEEL gekleurd.
VERSCHIL TUSSEN A EN B?
ja nee
twee weken ja nee
Verklaring:
Door
wordt de normale groei afgeremd en kan er geen groene kleurstof in de bladeren worden aangemaakt. De slappe stengels zijn het gevolg van de afgeremde groei.
Verklaring:
Door
kunnen de plantjes goed groeien en groene kleurstof in de bladeren aanmaken.
HOE ZIT DAT?
Een plant heeft licht nodig om te groeien.
Er is een verband tussen licht, de groene kleurstof in de bladeren van een plant, en de groei van die plant. Hoe komt dat?
We zoeken het uit!
OPDRACHT 1
Beantwoord de vragen.
1 Is een suikermolecule (glucosemolecule) een voedingsstof of een voedingsmiddel?
2 Wat is de belangrijkste functie van een suikermolecule voor een organisme? brandstof bouwstof beschermstof
Binnen de cel vindt er een stofomzetting plaats, waarbij zuurstofgas reageert met glucose en waarbij er productie van energie, waterdamp en koolstofdioxide is.
1 Hoe noem je dat trage verbrandingsproces in de cel?
2 Tijdens die stofomzetting is er ook energieomzetting.
Geef twee voorbeelden van energievormen waarin de energie in glucose kan worden omgezet.
energie chemische energie kinetische, thermische ... energie wordt omgezet in
OPDRACHT 3
Wat weet je nog over de drie grote groepen in een voedselkringloop?
1 Markeer de organismen die hun eigen energierijke voedingsstoffen aanmaken, zonder andere organismen op te eten.
PRODUCENTEN / CONSUMENTEN / REDUCENTEN
2 Noteer een concreet voorbeeld van zo’n organisme.
3 Vervolledig het schema. Kies uit: producenten – mineralen –reducenten – consumenten
X Op vind je meer oefeningen om je kennis op te frissen.
Hoe voeden producenten zich?
In de natuur heerst de wet van ‘eten en gegeten worden’. Consumenten halen hun voedingsstoffen immers bij andere organismen. Dat kun je duidelijk vaststellen bij elke voedselketen. Omdat producenten, zoals planten, de eerste schakel van de voedselketen zijn, moeten ze op een andere manier aan voedingsstoffen komen.
Hoe dat gebeurt, leer je in dit hoofdstuk.
LEERDOELEN
Je kunt al:
L een voedselkringloop herkennen en beschrijven;
L het verschil uitleggen tussen een glucosemolecule en een zetmeelmolecule;
2 Teken pijlen op de afbeelding, zodat de betekenis van een voedselkringloop duidelijk wordt.
3 Pissebedden, regenwormen en miljoenpoten eten resten van dode planten en dieren.
Die groep van dieren vind je ook altijd terug in een voedselkringloop.
Wat is de naam van die groep?
herbivoren
carnivoren
omnivoren
detrivoren
4 Je leerde dat organismen energierijke voedingsstoffen, zoals koolhydraten (onder andere glucose en zetmeel), vetten en eiwitten, nodig hebben om te groeien en zich in stand te houden.
a Welke drie algemene functies oefenen die voedingsstoffen uit?
Leid de functies af uit de afbeeldingen.
OPDRACHT 4 (VERVOLG)
b Welk van die drie functies past het best bij de koolhydraten?
c Planten nemen mineralen op. Dat kun je ook afleiden uit de voedselkringloop.
Welk van de drie afgebeelde functies past zeker niet bij mineralen?
d Zijn mineralen energierijke of energiearme voedingsstoffen?
energierijke voedingsstoffen
energiearme voedingstoffen
e Welke groep organismen hoeft zich niet te voeden met andere organismen, omdat ze hun energierijke voedingsstoffen zelf kunnen maken?
Alle organismen hebben energierijke stoffen, zoals koolhydraten (onder andere glucose en zetmeel), eiwitten en vetten, nodig om te groeien en te overleven.
Die stoffen zijn noodzakelijk als brandstof, bouwstof of beschermstof
Sommige organismen hoeven zich niet te voeden met andere organismen om aan die energierijke stoffen te komen, omdat ze die stoffen zelf kunnen maken. Zulke organismen noem je autotrofe organismen. Alle producenten uit de voedselkringloop zijn autotroof.
Planten zijn de bekendste autotrofen, maar algen in zoetwater en in de oceanen zijn minstens even belangrijke producenten.
Afb. 2 Niet alleen planten op het land, maar ook algen in een vijver (A) en wieren in een oceaan (B) zijn producenten en dus autotroof.
Mineralen zijn energiearme stoffen. Toch zijn ze voor de producenten onmisbaar als bouwstoffen of beschermstoffen. Planten nemen met hun wortels mineralen samen met water op uit de bodem.
• 6 % fosforzuuranhydride (P2O5), oplosbaar in water en in neutraal ammoniumcitraat
• 11 % kaliumoxide (K2O), oplosbaar in water
• 2,5 % magnesiumoxide (MgO), waarvan 2 % oplosbaar in water
• 19 % zwaveltrioxide (SO3), waarvan 16 % oplosbaar in water
• 0,02 % boor (B)
• 0,06 % ijzer (Fe)
• 0,01 % zink (Zn)
Organismen die zich moeten voeden met andere organismen of met afvalmateriaal van andere organismen om aan energierijke voedingsstoffen te komen, noem je heterotrofe organismen. Alle consumenten en reducenten uit de voedselkringloop zijn heterotroof.
Organismen hebben energierijke stoffen nodig als brandstof, bouwstof of beschermstof.
Autotrofe organismen maken hun energierijke stoffen zelf. Alle producenten zijn autotroof.
De voedselkringloop toont aan dat mineralen noodzakelijke voedingsstoffen zijn voor producenten.
Mineralen zijn energiearme stoffen die belangrijk zijn als bouwstof en beschermstof.
Heterotrofe organismen moeten zich voeden met andere organismen of met afvalmateriaal van andere organismen om aan energierijke voedingsstoffen te komen.
Consumenten en reducenten zijn heterotroof.
X Maak oefening 1 en 2 op p. XXX.
Afb. 3 Meststof bevat verschillende mineralen die de groei en het herstel van gras stimuleren.
Afb. 4 Planteneters (koe) en vleeseters (buizerd) – allebei consumenten – zijn heterotroof.
2 Glucose en zetmeel als brandstof voor de plant
2.1
Wat is het verband tussen glucose en zetmeel?
OPDRACHT 5
Vorig schooljaar leerde je hoe zetmeel wordt verteerd in plantaardige voedingsmiddelen, zoals aardappelen of bananen. Afbeelding XXX stelt schematisch voor wat het resultaat is van de vertering van een zetmeelmolecule.
Leid daaruit af wat het verband is tussen glucose en zetmeel.
Afb. 5 na vertering zetmeelmolecule+ watermoleculen
De term ‘fotosynthese’ is opgebouwd uit twee woorden die uit het Grieks afkomstig zijn: ‘foto’ staat voor ‘licht’, en ‘synthese’ staat voor ‘aanmaken’.
Tijdens de fotosynthese maakt een plant glucosemoleculen. Sommige van die moleculen verbruikt de plant onmiddellijk als energiebron (brandstof). Als de plant meer glucosemoleculen produceert dan direct nodig als energiebron, dan worden de glucosemoleculen aan elkaar geschakeld tot zetmeelmoleculen. Daarbij ontstaan er ook watermoleculen. Zetmeel is een reservesuiker bij planten en dus ook een energiereserve
zetmeelmolecule na fotosynthese + watermoleculen
Afb. 6 Glucosemoleculen worden aaneengeschakeld tot een zetmeelmolecule (reservesuiker).
Zetmeel wordt tijdelijk opgeslagen in de bladeren of voor langere tijd in verdikte plantendelen (zoals wortels of stengels) of in vruchten (zoals banaan) en zaden (zoals maïs).
Sommige plantaardige cellen slaan grote hoeveelheden zetmeel op in zetmeelkorrels.
Afb. 7 Een microfoto van zetmeelkorrels uit aardappelcellen. Zetmeelkorrels zijn celdelen vol zetmeelmoleculen.
Als een plant tijdelijk niet of onvoldoende aan fotosynthese kan doen en dus geen glucose als directe energiebron ter beschikking heeft, kunnen zetmeelmoleculen opnieuw worden omgezet tot afzonderlijke glucosemoleculen. Daarvoor zijn er ook watermoleculen nodig.
Bij opkomende paaslelies wordt bijvoorbeeld het reservezetmeel omgezet in glucose voor het groeiproces in en uit de bol die zich in de bodem bevindt. De plant kan dan niet aan fotosynthese doen. Wanneer de plant de brandstof glucose verbruikt om de eerste bladeren te laten groeien, komt er warmte vrij, waardoor de sneeuw rondom de plant smelt.
Hoe kun je de aanwezigheid van glucose en zetmeel in een plant aantonen?
OPDRACHT 6
Je experimenteerde eerder met diastix en lugol om glucose en zetmeel op te sporen. Hoe veranderen die opsporingsmiddelen van kleur na contact met een glucoseoplossing en een zetmeeloplossing?
Bekijk de afbeelding en vul de tabel in.
lugol zetmeeloplossing
10 zetmeel opsporen met lugol
diastix glucoseoplossing
OPSPORINGSMIDDELBEGINKLEUR OP TE SPOREN VOEDINGSSTOFNA CONTACT MET DE VOEDINGSSTOF
lugol oranjebruin zetmeel
diastix lichtgroen glucose
celkern celwand
Afb.
Afb.
Afb.
Afb. 11 glucose opsporen met diastix
OPDRACHT 7
ONDERZOEK
ONDERZOEKSVRAAG
Hoe kun je de aanwezigheid van glucose in een groen blad aantonen?
HYPOTHESE
Formuleer je hypothese.
BENODIGDHEDEN
geraniumplant met groene bladeren
schaar
platte tang
diastix
WERKWIJZE
1 Pluk een goed belicht groen blad van een geraniumplant.
2 Rol het blad fijn op en knip het opgerolde blad door.
3 Nijp met een platte tang vlak achter het snijvlak, zodat het sap in het blad naar buiten wordt geperst.
4 Laat het teststrookje van de diastix contact maken met het sap van het blad.
WAARNEMING
1 Zie je een kleurverandering op het teststrookje? JA / NEE
2 Zo ja, welke?
je besluit.
Kwam je hypothese overeen met je besluit?
Afb. 12 een geranium (Pelargonium)
OPDRACHT 8
ONDERZOEK
Nu je weet dat er glucose aanwezig is in goed belichte groene bladeren, kun je onderzoeken of er ook zetmeel aanwezig is in die groene bladeren. Afbeelding XXX toont schematisch de belangrijkste stappen in het onderzoek.
ONDERZOEKSVRAAG
Welke onderzoeksvraag past het best bij dit onderzoek? Duid aan.
Hoe maakt een plant zetmeel in de bladeren?
Hoeveel zetmeel produceert een blad?
Wat heeft een blad nodig om zetmeel te maken?
Hoe kun je aantonen of een blad zetmeel maakt?
Is er zetmeel aanwezig in een blad?
Hoe kun je aantonen dat er zetmeel aanwezig is een groen blad?
1 Ontkleur het blad volgens het stappenplan op afbeelding XXX.
2 Leg het ontkleurde blad in een petrischaal.
3 Overgiet het blad met lugol.
WAARNEMING
1 Welke kleur heeft lugol in het flesje?
2 Welke kleur heeft het blad na de lugoltest?
BESLUIT
Formuleer je besluit.
REFLECTIE
1 Kwam je hypothese overeen met je besluit?
2 Waarom heb je het blad eerst ontkleurd?
STAP 2
Leg het blad een tiental seconden in kokend water.
STAP 3
Ontkleur het blad in kokende alcohol.
STAP 4
Dompel het blad in koud water.
STAP 5
Overgiet het blad in een petrischaal met lugol.
Producenten, zoals planten, maken tijdens de fotosynthese glucosemoleculen. Die suiker is voor alle organismen een belangrijke energiebron
Als er meer glucose wordt geproduceerd dan de plantencel onmiddellijk nodig heeft als brandstof, dan wordt het overschot aan glucosemoleculen aan elkaar geschakeld tot zetmeelmoleculen. (Daarbij ontstaan er ook watermoleculen.)
Zetmeel is een reservebrandstof voor de plant.
Als een plant tijdelijk niet of onvoldoende aan fotosynthese kan doen en dus geen glucose als directe energiebron ter beschikking heeft, kunnen zetmeelmoleculen opnieuw worden omgezet tot afzonderlijke glucosemoleculen. (Daarvoor zijn er ook watermoleculen nodig.)
Met de opsporingsmiddelen diastix (voor glucose) en lugol (voor zetmeel) toon je aan dat er in een plant zowel glucose als zetmeel voorkomt.
X Maak oefening 3 op p. XXX.
OPDRACHT 9 DOORDENKER
Zowel glucosemoleculen als zetmeelmoleculen zijn brandstof voor de plant. Toch is er een verschil in energielevering voor de plant. Verklaar.
3 Voorwaarden voor fotosynthese
Je weet al dat zetmeel in een plant het gevolg is van een aaneenschakeling van glucosemoleculen, die gemaakt zijn tijdens de fotosynthese.
Als een plant niet aan fotosynthese kan doen, zal ze geen glucose maken en dus ook geen zetmeel. Die kennis komt goed van pas tijdens de volgende onderzoeken, waarin je nagaat wat een plant nodig heeft om aan fotosynthese te doen.
Het belang van licht voor fotosynthese
OPDRACHT 10
ONDERZOEK
Afbeelding XXX toont enkele stappen in het onderzoek naar de invloed van licht op de aanmaak van zetmeel.
ONDERZOEKSVRAAG
Welke onderzoeksvraag past het best bij dit onderzoek? Duid aan.
Bladgroen is een groene kleurstof die zorgt voor de groene kleur van bladeren. Bladgroen bevindt zich in de bladgroenkorrels van sommige plantencellen.
Bladgroen komt niet voor bij consumenten en reducenten.
Onderzoek of bladgroen noodzakelijk is voor fotosynthese.
ONDERZOEKSVRAAG
Vervolledig de onderzoeksvraag.
Wat is het belang van bladgroen voor?
HYPOTHESE
Ik denk dat
BENODIGDHEDEN
ontkleurd groen-wit blad
lugol
WERKWIJZE
Stappenplan blad ontkleuren
1 Neem een groen-wit blad (A). Ontkleur het volgens het stappenplan uit de vorige onderzoeken.
2 Doe de lugoltest op het blad.
Afb. 16 plantencellen met bladgroenkorrels in het cytoplasma
Afb. 17 A een groen-wit blad voor de lugoltest B het resultaat van het ontkleurde blad na de lugoltest
OPDRACHT 11 (VERVOLG)
WAARNEMING
ONDERZOEK
1 Waar precies vindt er een kleurverandering van lugol plaats?
2 Formuleer een verklaring waarin je de volgende termen gebruikt.
bladgroen – glucose – fotosynthese – zetmeel
BESLUIT
Formuleer je besluit.
REFLECTIE
Kwam je hypothese overeen met je besluit?
WEETJE
Aan het einde van de zomer verkorten de dagen en vermindert de hoeveelheid licht die door bladgroen in de bladgroenkorrels kan worden opgevangen. Daardoor worden de bladgroenkorrels geleidelijk aan vervangen door kleurstofkorrels met rode, oranje of gele pigmenten (kleurstoffen). Dat veroorzaakt de mooie herfstkleuren.
Afb. 18
Het belang van koolstofdioxide (CO2) voor fotosynthese
OPDRACHT 12
ONDERZOEK
Je weet al dat uitgeademde lucht koolstofdioxide (CO2) bevat. Omdat uitgeademde lucht deel uitmaakt van de omgevingslucht, is er ook koolstofdioxide aanwezig in de omgevingslucht. Zoek uit wat het belang is van die koolstofdioxide in de omgevingslucht.
ONDERZOEKSVRAAG
Wat is het belang van koolstofdioxide voor fotosynthese?
HYPOTHESE
BENODIGDHEDEN
twee dezelfde planten
doorschijnende plastic zak
elastiek
CO2-absorberende korrels
lugol
WERKWIJZE
1 Zet een schaaltje met CO2-absorberende korrels op de grond van een van de planten (plant B). Die korrels nemen CO2 op uit de lucht.
2 Doe een doorschijnende plastic zak rond plant B en maak hem vast met het elastiek.
3 Zet plant A en plant B op dezelfde goed verlichte plaats en geef de planten voldoende water.
4 Pluk na een tweetal dagen een blad van plant A en plant B. Ontkleur de bladeren.
1 Nadat je lugol hebt toegevoegd, zie je dat de lugol in blad A .
2 Nadat je lugol hebt toegevoegd, zie je dat de lugol in blad B .
BESLUIT
Formuleer je besluit.
REFLECTIE
Vul in of markeer het juiste woord.
Plant A heeft uit de omgevingslucht opgenomen. Dat gas is nodig om aan te doen. Dat betekent dat plant A heeft geproduceerd en vervolgens daarmee heeft gemaakt.
Plant B heeft door de absorberende korrels geen uit de omgevingslucht kunnen opnemen. Daardoor kon de plant WEL / NIET aan doen. In de bladeren werd er geen gemaakt en daardoor ook geen
Afb. 21
Afb. 22
Omdat mineralen opgelost zijn in het water dat de wortels opzuigen, zeg je ook dat de opgenomen mineralen opgeloste stoffen zijn.
Om glucose te maken, heeft een plant niet alleen koolstofdioxide nodig, maar ook water. De plant neemt water op uit de bodem via de wortels.
Het is niet alleen voor de fotosynthese dat een plant water moet opnemen. Zonder water kunnen de wortels ook geen mineralen opnemen. Sommige van die mineralen heeft de plant nodig om bladgroen in de bladgroenkorrels te maken. Vandaar dat bij een langdurig watertekort en een tekort aan mineralen het bladgroen uit de bladeren verdwijnt en de bladeren een gele kleur krijgen.
Afb. 23 kleurverandering bij bladeren door een gebrek aan water en mineralen
Om aan fotosynthese te doen, heeft een plant het volgende nodig:
• (zon)licht (stralingsenergie);
• bladgroen, een groene kleurstof in de bladgroenkorrels die niet voorkomt bij consumenten;
• koolstofstofdioxide (CO2);
• water.
Water is niet alleen nodig om samen met koolstofdioxide glucose te maken. Het is ook nodig om mineralen te kunnen opnemen. Sommige mineralen zijn noodzakelijk om bladgroen te maken
X Maak oefening 6 tot en met 12 op p. XXX.
4 Vorming van zuurstofgas (O2) tijdens fotosynthese
Tijdens fotosynthese wordt er niet alleen glucose gevormd, maar ook zuurstofgas. Dat kun je duidelijk waarnemen bij waterplanten zoals waterpest. Als waterpest voldoende licht krijgt, ontsnappen er voortdurend zuurstofgasbelletjes uit de blaadjes.
Afb. 24 Waterpestplantjes in een aquarium worden belicht met een lamp. De gasbelletjes wijzen op de productie van zuurstofgas. Daardoor kunnen vissen en andere waterorganismen overleven. Als je de lamp verwijdert, verdwijnen de gasbelletjes.
Afb. 25 Een kikkerlarve vindt tussen waterpest niet alleen bescherming, maar ook veel zuurstofgas.
5 Schematisch overzicht van het fotosyntheseproces
OPDRACHT 13
Beantwoord de vragen.
1 Vervolledig de schematische voorstelling van het fotosyntheseproces op afbeelding XXX.
2 Welke celdelen zijn aangeduid op afbeelding XXX?
Noteer elk cijfer bij het passende celdeel.
CELDEEL
celwand
bladgroenkorrels celmembraan
Noteer elk cijfer bij het passende celdeel.
Bladgroenkorrels produceren glucose en zuurstofgas tijdens de fotosynthese. Die producten zijn de brandstoffen die mitochondriën nodig hebben voor de celademhaling. Mitochondriën produceren tijdens de celademhaling water en koolstofdioxide. Dat zijn dan weer de grondstoffen voor de fotosynthese in de bladgroenkorrels.
Je weet al dat de aanwezigheid van bladgroenkorrels een van de noodzakelijke voorwaarden is voor plantencellen om aan fotosynthese te doen.
Bladgroenkorrels kun je voorstellen als kleine fabriekjes in de plantencel, waarin bepaalde stoffen worden geproduceerd.
Om aan fotosynthese in de bladgroenkorrel te doen, heeft een plant water, koolstofdioxide en (zon)licht nodig. Tijdens het fotosyntheseproces worden de energierijke stof glucose en zuurstofgas gevormd
Van suikers naar andere stoffen
Het fotosyntheseproces vormt voor een plant de basis om glucose aan te maken. Van daaruit kan een plant door stofomzettingen ook andere stoffen maken, zoals vetten, eiwitten en bladgroen.
Bij die stofomzettingen spelen de opgenomen mineralen een rol. Om bijvoorbeeld eiwit- en bladgroenmoleculen aan te maken, heeft een plant specifieke mineralen nodig die ze uit de bodem moet opnemen. Als die mineralen afwezig zijn of als er een tekort aan die mineralen is, leidt dat tot slechte groei (door een gebrekkige eiwitopbouw) en gele bladeren (door een gebrekkige bladgroenvorming).
FOTOSYNTHESE in bladgroenkorrels glucose onder andere eiwitten en bladgroen
koolstofdioxide water MINERALEN
Je kunt het fotosyntheseproces schematisch als volgt voorstellen: met stralingsenergie (zonlicht)
koolstofdioxide + water glucose + zuurstofgas (CO2) in bladgroenkorrels (O2)
6 Functie van de plantendelen bij fotosynthese
6.1
Functie van de wortels bij fotosynthese
OPDRACHT 14
ONDERZOEK
In de tabel zie je de samenvatting van een experiment waarin wordt aangetoond dat wortels water en opgeloste stoffen (mineralen) opnemen en transporteren naar de stengel.
1
ONDERZOEKSVRAAG
Stel zelf een gepaste onderzoeksvraag bij dat experiment.
Afb. 27 Door een tekort aan mineralen heeft deze plant te weinig bladgroen kunnen aanmaken.
1 Waarom moet je het water in de maatcilinders afdekken met olie?
2 Waarom werd er eosine toegevoegd aan maatcilinder B?
Wortels hebben meerdere functies voor de plant:
• de plant stevig vastzetten in de bodem;
• water en opgeloste stoffen (mineralen) opnemen uit de bodem en doorsturen naar de stengel (belangrijk voor fotosynthese);
• reservestoffen (zoals zetmeel) opslaan
De wortels zijn aangepast om water en mineralen op te nemen. Als je met een loep naar een kiemplantje van waterkers kijkt, zie je op de hoofdwortel heel fijne, wollige uitstulpingen of wortelhaartjes. Bij volgroeide planten komen die wortelhaartjes alleen nog dicht bij de worteltoppen van de wortels voor.
Het zijn de wortelhaartjes die het water en de opgeloste stoffen (mineralen) opnemen. Die uitstulpingen vergroten het opnameoppervlak van de wortel.
B
Afb. 29 A de delen van een wortel B een uitvergroting van één wortelhaar zijwortel wortelhaartjes worteltop wortelhaar hoofdwortel
Afb. 28 wortelhaartjes bij een waterkersplantje
Functie van de stengel bij fotosynthese
Stengels hebben meerdere functies voor de plant:
• bladeren en bloemen dragen;
• stoffen transporteren van de wortel naar de bladeren (belangrijk voor fotosynthese), of omgekeerd;
• reservevoedsel opslaan (in stengelknollen zoals aardappelen).
Afb. 30 Twee verkleurde stengels van selder tonen het transport van water en kleurstoffen in de stengel aan.
Afb. 31 Glucose in de bladeren van de aardappelplant wordt via de bovengrondse stengels getransporteerd naar de stengelknollen onder de grond. Daar wordt glucose omgezet in zetmeel.
De stengel is aangepast om stoffen te transporteren. In de stengel bevinden zich lange, dunne buisjes die van de wortels tot in de bladeren (en de bloemen) lopen. Er zijn buisjes om water en mineralen tot in de bladeren te vervoeren. Andere buisjes transporteren water en energierijke stoffen, zoals glucose, van de bladeren naar alle andere delen van de plant (zoals stengelknollen).
Afb. 32 een schematische voorstelling van het transport van stoffen in een plant
water en mineralen
water en energierijke stoffen
Stofomzetting van glucose naar zetmeel en terug ... Overdag worden er heel wat glucosemoleculen omgezet in zetmeel, dat tijdelijk in zetmeelkorrels wordt opgeslagen. 's Nachts wordt zetmeel (onoplosbaar in water) weer omgezet in glucosemoleculen (wel oplosbaar in water). De opgeloste suiker wordt vervolgens vervoerd naar onder andere stengelknollen, waar glucose weer kan worden omgezet in zetmeel, als energiereserve van de plant.
WEETJE
Functie van de bladeren bij fotosynthese
Hoewel alle groene delen van planten die bladgroenkorrels bevatten, aan fotosynthese doen, wordt veruit de meeste glucose in de bladeren gemaakt.
De bladeren zijn op verschillende manieren aangepast om aan fotosynthese te doen:
• Ze beschikken over heel veel bladgroenkorrels.
• Bladnerven transporteren water en opgeloste stoffen naar de cellen met bladgroenkorrels.
• Door hun grote bladoppervlak kunnen ze veel licht opvangen.
• Ze hebben huidmondjes aan de onderkant van de bladschijf.
Afbeelding XXX toont enkele openingen aan de onderkant van het blad. Die openingen noem je huidmondjes. Rond elke opening liggen er twee sluitcellen, die door vervorming de opening regelen.
twee sluitcellen bovenkant van de bladschijf B A
onderkant van de bladschijf
bladnerven
bladsteel
gesloten huidmondje open huidmondje
Afb. 33 Door vervorming van de sluitcellen kan een huidmondje worden geopend of gesloten.
1 Welke twee functies van een huidmondje kun je afleiden uit afbeelding XXX?
Duid aan.
gasuitwisseling
wateropname
verdamping
2 Waarom liggen de huidmondjes aan de onderkant van het blad, en niet aan de bovenkant?
3 Een huidmondje doet zelf niet aan fotosynthese, maar is wel nuttig bij de fotosynthese. Verklaar.
PLANTENORGAAN FUNCTIE BIJ DE FOTOSYNTHESE AANPASSING
• water (en mineralen) opnemen uit de bodem
Wortelhaartjes vergroten het opnameoppervlak van de wortel.
wortel
stengel
• water (en mineralen) doorsturen naar de stengel en de bladeren
• water (en mineralen) transporteren van de wortel naar de bladeren
• energierijke stoffen transporteren van de bladeren naar alle delen van de plant
• licht opvangen
• CO2 opnemen
• glucose aanmaken
• zetmeel aanmaken
• O2 en water afgeven
bladeren
Er zijn twee soorten lange, dunne transportbuisjes:
• buisjes voor transport van de wortel naar de bladeren;
• buisjes voor transport van de bladeren naar alle andere delen van de plant.
• Bladoppervlak: hoe groter het oppervlak, hoe meer licht een blad kan opnemen en hoe groter het aantal cellen met vele bladgroenkorrels.
• Huidmondjes om CO2 op te nemen en om O2 en water af te geven. Een huidmondje kan worden geopend of gesloten door vervormingen van de twee sluitcellen die rond de opening zitten.
7 Stofomzetting, energieomzetting en stofuitwisseling bij fotosynthese
OPDRACHT 16
Net zoals mitochondriën zijn bladgroenkorrels fabriekjes in cellen waar stofomzettingen plaatsvinden. Die stofomzettingen gaan gepaard met energieomzettingen. Vul de schema’s aan en markeer de juiste antwoorden.
1 SCHEMA A: glucose +
Die stofomzetting vindt plaats tijdens de CELADEMHALING / FOTOSYNTHESE in de MITOCHONDRIËN / BLADGROENKORRELS.
De energieomzetting bij schema A: energie energie
wordt omgezet in
OPDRACHT 16 (VERVOLG)
2 SCHEMA B: koolstofdioxide + +
fosfaat (Pi )
Die stofomzetting vindt plaats tijdens de CELADEMHALING / FOTOSYNTHESE in de MITOCHONDRIEN / BLADGROENKORRELS.
Vorig schooljaar leerde je dat er bij een stofomzetting een herschikking van de atomen in de moleculen plaatsvindt en er daardoor nieuwe moleculen ontstaan.
Afbeelding XXX toont hoe er bij fotosynthese uit de herschikking van de atomen in de moleculen van CO2 en H2O nieuwe moleculen glucose en zuurstofgas ontstaan – een andere combinatie van atomen dus.
Daarbij vindt de volgende energieomzetting plaats: stralingsenergie van licht → chemische energie in glucose
2 Noteer op de afbeelding de namen van de stoffen die worden uitgewisseld.
fotosynthese in de bladgroenkorrel Tijdens fotosynthese vinden er stofomzetting, energieomzetting en stofuitwisseling plaats.
• Stofomzetting: Er is een herschikking van de atomen van de moleculen koolstofdioxide en water. Door een nieuwe combinatie van atomen ontstaan er nieuwe moleculen: glucose en zuurstofgas.
• Energieomzetting: Stralingsenergie is nodig om uit de energiearme stoffen koolstofdioxide en water de energierijke stof glucose te maken. Stralingsenergie wordt daarbij omgezet in chemische energie
• Stofuitwisseling: Via de huidmondjes komt er koolstofdioxide IN en zuurstofgas UIT het blad.
X Maak oefening 15 tot en met 18 op p. XXX.
Afb. 35
huidmondje
Proces fotosynthese
Je kunt het proces van fotosynthese als volgt voorstellen:
Afb. 36 een schematische weergave van het fotosyntheseproces
Met maken
koolstofdioxidemolecule
bladgroenkorrel
glucosemoleculen uit en water. Een deel van de gevormde glucose wordt omgezet in , dat in delen van de plant kan worden opgeslagen als energiereserve. Bladgroenkorrels zijn de fabriekjes van de fotosynthese.
Er gebeuren verschillende omzettingen tijdens fotosynthese.
speciale transportbuisjes voor transport van water en mineralen van de wortels naar de bladeren
dwarsdoorsnede van de wortel
wortelharen opname van water en mineralen
37 de verschillende functies van plantendelen tijdens de fotosynthese
speciale transportbuisjes voor transport van energierijke stoffen (glucose, zetmeel …) van de bladeren naar alle andere plantendelen
dwarsdoorsnede van de stengel
stengelknol (bv. aardappel) opslag van reservestoffen, zoals zetmeel
Zowel de wortel, de stengel als de bladeren maken het transport van stoffen binnen de plant mogelijk:
• De nemen water en op. Die uitstulpingen vergroten het opnameoppervlak van de wortel.
• Buisjes in de stengel vervoeren water en mineralen van de wortel naar . Andere buisjes vervoeren energierijke stoffen van de bladeren naar .
• Bladeren nemen licht op en beschikken over . Onderaan het blad bevinden er zich . De sluitcellen zorgen ervoor dat ze kunnen opnemen en water en kunnen afgeven.
Afb.
Welke organismen moeten zich voeden met andere organismen of met afvalmateriaal van andere organismen om aan energierijke voedingsstoffen te komen?
producenten
consumenten
reducenten
Ze hebben MINDER / MEER licht nodig om aan fotosynthese te doen. 1 2 3 4
De onderstaande afbeeldingen tonen autotrofe en heterotrofe organismen. Motiveer waarom de organismen autotroof of heterotroof zijn.
Op de onderstaande afbeelding zie je vijf bakken die afgesloten zijn van de lucht en die evenveel water en waterpest bevatten. (Opgelet: in bak A zit er geen waterpest.)
Bakken A, B en C staan al enkele dagen in het licht. Bakken D en E staan al even lang in het donker.
In bakken A, C en E is er ook visvoer toegevoegd voor de vis.
a In welke bak bevindt zich de kleinste hoeveelheid koolstofdioxide in het water?
Markeer de juiste letter.
A / B / C / D / E
b Leg je keuze uit.
c In welke bak bevindt zich de grootste hoeveelheid koolstofdioxide in het water?
Markeer de juiste letter.
A / B / C / D / E
d Leg je keuze uit.
Op afbeelding XXX zie je twee glazen die gevuld zijn met een verschillende vloeistof. In elk glas zit een takje waterpest.
Glas A bevat leidingwater, glas B een mengsel van spuitwater en leidingwater.
a In welk glas zal de fotosynthese het meest intens zijn? Waarom?
Glucosevorming is het resultaat van een stofomzetting.
Leg uit.
Door fotosynthese maken planten glucose, een energierijke stof.
Toch gebruiken planten daarvoor alleen energiearme stoffen.
a Welke stoffen zijn dat?
b Van waar komt dan die energie in glucose?
Zijn de volgende beweringen juist of fout?
Kruis het antwoord aan in de tabel.
Als een cel tijdens de fotosynthese stralingsenergie opneemt en zuurstofgas afgeeft, is dat een voorbeeld van stofuitwisseling.
Als een cel na de fotosynthese glucose omzet in zetmeel, is dat een voorbeeld van stofuitwisseling.
Als een cel tijdens de fotosynthese koolstofdioxide opneemt uit haar omgeving en zuurstofgas afgeeft aan haar omgeving, is dat een voorbeeld van stofuitwisseling.
Om aan fotosynthese te doen, neemt een cel met bladgroenkorrels zuurstofgas op uit haar omgeving en geeft ze koolstofdioxide af aan haar omgeving. Dat is een voorbeeld van stofuitwisseling.
` Meer oefenen? Ga naar
JUISTFOUT
Wat is het belang van fotosynthese voor het leven op aarde?
Voor de meeste organismen is het leven op aarde niet mogelijk zonder fotosynthese, om verschillende redenen. Fotosynthese ligt aan de basis van de voedselproductie. Het maakt ook zuurstofgas vrij, zodat celademhaling mogelijk is. Bovendien is fotosynthese een middel tegen klimaatopwarming en de overstromingen die daar een gevolg van zijn.
Hoe fotosynthese bij dat alles een rol speelt, kom je te weten in dit hoofdstuk.
LEERDOELEN
Je kunt al:
L omschrijven wat fotosynthese is;
L de stofomzetting bij fotosynthese schematisch voorstellen;
Je leert nu:
L het belang van fotosynthese voor de voedselvoorziening op aarde uitleggen;
2 Bekijk afbeeldingen XXX en XXX. Leg uit waarom een duif voor zijn energierijke voedingsstoffen rechtstreeks afhankelijk is van de fotosynthese van planten, en een sperwer onrechtstreeks afhankelijk. Vul de zinnen aan.
a De duif haalt zijn energierijke voedingsstoffen uit
b De sperwer haalt zijn energierijke voedingsstoffen uit
Afb. 46 een vlierstruik
Afb. 47 Vlierbessen staan op het menu van de houtduif.
Afb. 48 Een sperwer peuzelt aan een houtduif.
Planten moeten aan fotosynthese doen om te overleven. Dat is voor die autotrofe organismen immers de enige manier om zich te voorzien van energierijke voedingsstoffen (koolhydraten, vetten en eiwitten).
De energierijke voedingsstoffen in het voedsel van heterotrofen komen rechtstreeks of onrechtstreeks van autotrofen die aan fotosynthese doen.
• Planteneters (herbivoren) halen hun voedsel rechtstreeks van planten. Een duif die vlierbessen eet, is dus voor zijn energierijke voedingsstoffen rechtstreeks afhankelijk van de fotosynthese van de vlier.
• Vleeseters (carnivoren), zoals een sperwer die een houtduif eet, zijn onrechtstreeks afhankelijk van de fotosynthese van planten.
Dankzij fotosynthese is de voedselvoorziening van zowel de sperwer als de houtduif dus verzekerd!
De energierijke stoffen in het voedsel van heterotrofe organismen komen rechtstreeks of onrechtstreeks van autototrofen. Die autotrofe organismen brengen via fotosynthese energierijke voedingsstoffen in de voedselketen.
X Maak oefening 1 en 2 op p. XXX.
Afb.
2 Het belang van fotosynthese voor de zuurstofgasvoorziening op aarde
2.1
De oeratmosfeer
OPDRACHT 19
Wetenschappers zijn het erover eens dat de aarde ongeveer 4,5 miljard jaar geleden is ontstaan. Toen was de aarde nog een gloeiende bol. Door langzame afkoeling kon waterdamp condenseren tot regen, waardoor de oeroceanen werden gevuld.
Uit het binnenste van de aarde ontsnapten er gassen, die de oeratmosfeer vormden, de oorspronkelijke gasmantel die de jonge aarde omringde. In dat gasmengsel kwam er koolstofdioxide voor, maar geen zuurstofgas
Vermoedelijk ontstond het leven op aarde ongeveer 3,5 miljard jaar geleden in de oeroceanen. Die allereerste eencellige organismen, ook oerbacteriën genoemd, waren in staat om te leven zonder zuurstof
Aanvankelijk kwam de evolutie van het leven traag op gang. Evolutie betekent een geleidelijke verandering van kenmerken van een soort (organismen) in de loop van de tijd.
Door de ouderdom van fossielen te onderzoeken, konden wetenschappers een tijdsband opstellen die de mijlpalen in de evolutie van het leven op aarde weergeeft. Fossielen zijn resten en afdrukken van organismen die in gesteenten zijn bewaard.
Afb. 50 een tijdsband van de evolutie van het leven op aarde
Wat stelt de tijdsband voor?
Duid aan.
het tijdstip waarop bepaalde organismen op aarde zijn ontstaan
het tijdstip waarop bepaalde organismen zijn uitgestorven
HOE WERKT DE EVOLUTIE VAN HET LEVEN?
Sommige soortgenoten worden toevallig geboren met een variant op of wijziging van een bepaald kenmerk. De leefomgeving bepaalt of die ‘variante’ organismen dankzij dat ‘variante’ kenmerk een voordeel hebben (= beter aangepast zijn) tegenover hun soortgenoten.
Als voorbeeld bekijken we de evolutie van het paard.
Oorspronkelijk hadden paarden korte benen en leefden ze in het bos, waar langere benen geen voordeel boden. Toen het klimaat veranderde en bossen plaatsmaakten voor graslanden kregen paarden met langere benen een voordeel, omdat ze beter konden ontsnappen aan vijanden. Ze waren beter aangepast aan de veranderde leefomgeving. Omdat paarden met lange benen betere overlevingskansen hadden, konden ze zich ook vaker voortplanten en dat kenmerk vaker doorgeven aan hun nakomelingen. Dat leidde uiteindelijk tot een geleidelijke verandering van de soort.
OPDRACHT 20 DOORDENKER
Afbeelding XXX toont niet alleen dat de lengte van de benen bij paarden geleidelijk veranderde. Je ziet dat dat ook het geval was voor het tandoppervlak van de kiezen. Waarmee had die wijziging te maken?
Afb. 51
Afb. 52 De evolutie van het paard, van 56 miljoen jaar geleden tot nu, met telkens de fossiele beenderen van een voorbeen en het tandoppervlak van een kies. (†) zijn uitgestorven soorten.
De allereerste organismen die zuurstofgas produceerden 2.2
Ongeveer 3 miljard jaar geleden ontstonden er cyanobacteriën. Die eencellige organismen beschikten over bladgroen en konden daardoor aan fotosynthese doen. Op die manier waren het de eerste organismen op aarde die zuurstofgas konden produceren. Een atmosfeer mét zuurstofgas was een feit!
Cyanobacteriën worden ook wel ‘blauwalgen’ of ‘blauwwieren’ genoemd, hoewel het geen algen, maar bacteriën zijn. Ze komen voor in zowel zoet- als zoutwater, maar ook in de grond en op rotsen, takken en boomstammen.
OPDRACHT 21 DOORDENKER
Hoe verklaar je (vanuit de evolutiegedachte) dat na de komst van organismen die aan fotosynthese deden, de meeste oerbacteriën uitstierven?
Fotosynthese levert zuurstofgas voor celademhaling 2.3
De energiewinst uit celademhaling zonder zuurstofgas is veel kleiner dan de energiewinst uit celademhaling met zuurstofgas.
Toen er als gevolg van evolutie eencellige organismen ontstonden die aan celademhaling met zuurstof konden doen, hadden die organismen een enorm voordeel ten opzichte van de organismen die dat niet konden, zoals de oerbacteriën. Ze haalden immers meer energie uit voedsel en konden zich daardoor beter ontwikkelen. Sommige organismen waren in staat om meercellig te worden en toe te nemen in omvang.
Een voorbeeld van een meercellig organisme met een kolossale omvang is de walvishaai. Hij voedt zich met plankton, kleine plantaardige en dierlijke organismen die zweven in het water. Het plantaardige plankton brengt door fotosynthese zuurstofgas in het water, waarmee die kraakbeenvis aan celademhaling kan doen.
Afb. 53 Sommige soorten cyanobacteriën vormen lange slierten.
Afb. 55 Een walvishaai eet plankton.
Afb. 54 Door giftige cyanobacteriën in deze vijver geldt er een zwemverbod.
WEETJE
Hoe complexer de organen en het orgaanstelsel werkten, hoe meer energie ze verbruikten en dus hoe belangrijker de zuurstofgasopname werd.
Plankton is een verzamelnaam voor micro-organismen die zwevend in het water leven. Plantaardig plankton is dat deel van het plankton dat aan fotosynthese doet. Het wordt ook wel ‘fytoplankton’ genoemd. Het staat aan de basis van de voedselketen in de oceanen en de zoetwaterbiotopen. Net zoals planten op het land nemen die micro-organismen koolstofdioxide op en stoten ze zuurstofgas uit. De enorme hoeveelheden fytoplankton in de oceanen produceren meer dan de helft van al het zuurstofgas dat wij inademen.
Alle meercellige organismen doen aan celademhaling met zuurstofgas. Fotosynthese zorgt ervoor dat er altijd voldoende zuurstofgas kan worden opgenomen.
Ook plantaardige organismen (alle organismen die over bladgroen beschikken) doen dag en nacht aan celademhaling. Overdag gebruiken ze daarvoor zuurstofgas dat ze rechtstreeks via fotosynthese bekomen. Als er geen fotosynthese mogelijk is, zoals ’s nachts, nemen ze zuurstofgas op uit de omgeving. Ook dan wordt er koolstofdioxide uitgestoten.
Bij het ontstaan van de aarde was er nog geen zuurstofgas in de atmosfeer. Oerbacteriën, eencellige organismen in de oceaan, gebruikten dus geen zuurstofgas voor hun celademhaling. De energiewinst uit de verbranding van glucose was niet zo groot.
Door evolutie ontstonden er langzaamaan cyanobacteriën, die als eerste organismen aan fotosynthese deden. Er kwam zo zuurstofgas in de atmosfeer terecht. Doordat cyanobacteriën aan celademhaling met zuurstofgas deden, konden ze veel meer energie uit de verbranding van glucose halen. Veel soorten oerbacteriën stierven uit, omdat ze niet aangepast waren aan de veranderende omgeving.
Door dat energievoordeel konden de eencellige organismen die zuurstofgas verbruikten, evolueren tot meercellige organismen.
Fotosynthese zorgt ervoor dat er altijd voldoende zuurstofgas voor de celademhaling kan worden opgenomen. Hoe complexer de organen en het orgaanstelsel werkten, hoe meer energie ze verbruikten en dus hoe belangrijker de zuurstofgasopname werd.
X Maak oefening 3 tot en met 5 op p. XXX.
3 Het belang van fotosynthese tegen klimaatverandering
Koolstofdioxide is een broeikasgas
OPDRACHT 23
Bekijk afbeelding XXX en beantwoord de vragen.
1 Noteer het cijfer van de volgende begrippen op de juiste plaats op de afbeelding. Eén cijfer moet je meerdere keren invullen.
Afb. 59 de kringloop van koolstofdioxide op aarde en in de atmosfeer
2 Leid uit de afbeelding drie oorzaken af waardoor het evenwicht tussen de opname en de uitstoot van koolstofdioxide in de atmosfeer kan worden verstoord.
De atmosfeer of dampkring bestaat uit vier lagen. De laag die het dichtst bij ons ligt, de troposfeer, wordt in de volksmond ‘de lucht’ genoemd.
Je weet al dat er tijdens de celademhaling koolstofdioxide wordt uitgestoten en dat er via fotosynthese koolstofdioxide wordt weggehaald uit de lucht.
Het evenwicht tussen de opname en de uitstoot van koolstofdioxide in de atmosfeer is voor het leven op aarde van heel groot belang. Menselijke activiteiten verstoren dat evenwicht, bijvoorbeeld via het verkeer, de industrie en de verwarming van huizen. De energie daarvoor wordt grotendeels gehaald uit de verbranding van fossiele brandstoffen, waarbij er grote hoeveelheden koolstofdioxide worden uitgestoten. Daardoor is de uitstoot van CO2 groter geworden dan de opname.
Maar waarom vormt een stijging van de CO2-concentratie in de atmosfeer een probleem?
In de atmosfeer zitten bepaalde gassen, zoals koolstofdioxide (en methaan). Hun invloed op de aarde is te vergelijken met een serre of broeikas: het glas van een serre verhindert dat de warmte van de zon gemakkelijk ontsnapt. Daarom noem je die gassen broeikasgassen. Ze hebben een verwarmend effect. Ze houden het aardoppervlak warm genoeg om leven op aarde mogelijk te maken. Je noemt dat het natuurlijk broeikaseffect. Zonder die broeikasgassen zou het op aarde ijskoud (ongeveer –18 °C) zijn.
Dinosaurussen stierven uit door een klimaatverandering. Op lees je meer daarover.
Afbeelding XXX toont een vereenvoudigde voorstelling van de werking van broeikasgassen:
1 Zonnestralen gaan door de atmosfeer. De stralingsenergie van de zon komt terecht op aarde.
2 Het aardoppervlak neemt de stralingsenergie op en kaatst een deel van de stralingsenergie meteen terug naar de ruimte.
3 Van die weerkaatste zonnestralen wordt een deel vastgehouden door broeikasgassen, die de warmte terugkaatsen naar de aarde.
WEETJE
Koeien boeren methaan Koeien zijn een belangrijke producent van methaan. Dat gas ontstaat vooral bij de vertering van het voeder in de pens (de grootste maag van een koe). Methaan is een sterk broeikasgas. Het opwarmend vermogen is veel sterker dan dat van CO2, maar het gas verdwijnt na twaalf tot twintig jaar uit de atmosfeer. CO2 daarentegen kan daar vele honderden jaren aanwezig blijven vooraleer het wordt afgebroken.
De jongste decennia is de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer fors toegenomen. Omdat die gassen warmte vasthouden, is de gemiddelde temperatuur op aarde geleidelijk aan gestegen. Wetenschappers noemen dat het ‘versterkte broeikaseffect’ of, eenvoudiger gezegd, ‘de opwarming van de aarde’.
Die wereldwijde opwarming heeft onvoorspelbare klimaatveranderingen als gevolg. Met het klimaat bedoelt men ‘het weer’ in een gebied over een langere periode (minstens dertig jaar). Temperatuur, windsnelheid, vochtigheid en neerslag zijn enkele factoren die het klimaat kenmerken.
Afb. 60 Een vereenvoudigde voorstelling van het broeikaseffect. Hoe meer broeikasgassen er zijn, hoe meer de aarde opwarmt. 1 2 3
Afb. 61 Koeien produceren methaan.
Negatieve gevolgen van klimaatverandering door het versterkte broeikaseffect 3.2
OPDRACHT 24
Welke negatieve gevolgen van de klimaatverandering illustreren de volgende afbeeldingen?
Noteer het passende antwoord naast elke afbeelding.
Gevolg: meer water verdampt, waardoor er meer water condenseert in de hogere luchtlagen, met uiteindelijk meer neerslag tot gevolg. Hevigere en langdurige neerslag vergroot de kans op overstromingen.
• vaker voorkomende en krachtiger wordende orkanen
• vaker voorkomende hittegolven
• langdurige periodes van droogte en daardoor een grotere kans op bosbranden
Het belang van fotosynthese als middel tegen de klimaatverandering is dat fotosynthese het broeikasgas CO2 uit de atmosfeer weghaalt. Daarom moeten we er alles aan doen om organismen die aan fotosynthese doen, te beschermen en zelfs te vermeerderen. Dat kan bijvoorbeeld door bossen aan te planten in plaats van te kappen, of door fytoplankton in de oceanen te beschermen door de oceanen niet te vervuilen.
Het evenwicht tussen de opname en de uitstoot van koolstofdioxide (CO2) in de atmosfeer is belangrijk voor het leven op aarde. Door menselijke activiteiten zoals verkeer en industrie is er meer CO2 in de lucht gekomen, waardoor dat evenwicht verstoord is.
Broeikasgassen, zoals koolstofdioxide en methaan, houden warmte vast in de atmosfeer. Dat heet het natuurlijk broeikaseffect. Het zorgt ervoor dat de aarde warm genoeg is voor leven.
De laatste decennia zijn er veel meer van die broeikasgassen bijgekomen.
De stijging veroorzaakt het versterkte broeikaseffect, ofwel de opwarming van de aarde, en bijgevolg de klimaatverandering
Gevolgen van de klimaatverandering zijn onder andere:
• smeltende ijskappen → stijgende zeespiegel, meer overstromingen;
• opwarming van de oceanen → meer regen;
• meer orkanen;
• meer hittegolven;
• droogte → grotere kans op bosbranden.
Fotosynthese helpt tegen de klimaatverandering door CO2 uit de lucht te halen. Daarom moeten we bossen beschermen en de oceanen schoonhouden.
X Maak oefening 6 tot en met 8 op p. XXX.
Afb. 67
Autotrofe organismen brengen via fotosynthese voedingsstoffen in de voedselketen.
BELANG VAN FOTOSYNTHESE
Fotosynthese zorgt ervoor dat er altijd voldoende zuurstofgas voor de kan worden opgenomen.
De eerste organismen die aan fotosynthese deden, waren
Ze deden aan celademhaling met zuurstofgas en hadden daardoor een energievoordeel.
Door evolutie ontstonden er langzaamaan
organismen. De zuurstofopname werd voor die organismen steeds belangrijker.
Het evenwicht tussen de opname en de uitstoot van koolstofdioxide (CO2) in de atmosfeer is belangrijk voor het leven op aarde. Dat evenwicht is verstoord door menselijke activiteiten
Door een toename van koolstofdioxide en methaan in de atmosfeer is er een versterkt broeikaseffect. Je spreekt ook wel van de
Enkele gevolgen van de klimaatverandering zijn:
Afb. 68 cyanobacteriën
69 het broeikaseffect
Kruis in de tabel aan welke organismen beantwoorden aan de kenmerken uit de eerste kolom.
rechtstreeks afhankelijk van fotosynthese onrechtstreeks afhankelijk van fotosynthese
Ook al voedt een carnivoor zich met vlees, hij heeft zijn voedsel onrechtstreeks te danken aan fotosynthese. Leg uit.
Stoffen die ontstaan uit fotosynthese, heb je nodig voor celademhaling en omgekeerd. Leg uit.
Waarom bestaan er geen meercellige organismen die aan celademhaling doen zonder zuurstof?
Juist of fout?
Motiveer je antwoord.
a Er was pas leven op aarde mogelijk vanaf het moment dat er zuurstofgas in de atmosfeer voorkwam.
b Na het ontstaan van de aarde konden de eerste organismen op aarde niet aan fotosynthese doen, omdat er geen koolstofdioxide in de atmosfeer aanwezig was.
Ik kan opnoemen wat een plant nodig heeft om aan fotosynthese te doen.p. XXX
Ik kan experimenteel vaststellen wat de invloed is van licht op het fotosyntheseproces.
Ik kan experimenteel vaststellen wat de invloed is van koolstofdioxide op het fotosyntheseproces.
Ik kan experimenteel vaststellen wat de invloed is van bladgroen op het fotosyntheseproces.
Ik kan uitleggen waarom ook de opname van sommige mineralen noodzakelijk is voor fotosynthese.
Ik kan het fotosyntheseproces schematisch voorstellen.
Ik kan de functie(s) van de wortel, de stengel en het blad bij de fotosynthese opnoemen en telkens uitleggen hoe die organen aangepast zijn voor die functie(s).
Ik kan stofomzetting, energieomzetting en stofuitwisseling bij fotosynthese toelichten.
p. XXX
p. XXX
p. XXX
p. XXX
p. XXX
p. XXX
p. XXX
HOOFDSTUK 2 Wat is het belang van fotosynthese voor het leven op aarde?PAGINAJA
Ik kan het belang van fotosynthese voor de voedselvoorziening op aarde uitleggen.
p. XXX
Ik kan het belang van fotosynthese voor de zuurstofgasvoorziening uitleggen.p. XXX
Ik kan een verband leggen tussen fotosynthese en celademhaling, en tussen bladgroenkorrels en mitochondriën.
Ik kan de betekenis van broeikasgassen uitleggen en illustreren met een voorbeeld.
Ik kan het begrip ‘versterkt broeikaseffect’ uitleggen.
Ik kan de betekenis van het begrip ‘klimaatverandering’ uitleggen.
Ik kan enkele negatieve gevolgen van klimaatverandering door het versterkte broeikaseffect toelichten.
p. XXX
p. XXX
p. XXX
p. XXX
p. XXX
Ik kan het belang van fotosynthese tegen klimaatverandering toelichten.p. XXX
X Je kunt deze checklist ook op invullen.
PAGINAJA NOG
THEMA 04 KRACHTEN
Krachten spelen een cruciale rol bij elke beweging die je maakt, ook op een fiets. Ze bepalen hoe snel je gaat, hoe goed je kunt sturen en hoe gemakkelijk je een bocht kunt nemen. Elke keer dat je op de pedalen duwt, zet je de fiets in beweging en versnel je over de weg. Maar wanneer je een heuvel op fietst, merk je dat het zwaarder wordt. De zwaartekracht trekt je naar beneden. In dit thema leer je wat krachten zijn, hoe ze werken (of tegenwerken) en hoe je ze kunt voorstellen. Zet je helm op, want je zult op volle kracht dit thema verkennen!
1 Wat gebeurt er als je de lepel naar beneden trekt en loslaat?
2 Wat gebeurt er als je de lepel meer naar beneden trekt en loslaat?
HOE ZIT DAT?
Duid de juiste uitspraak aan.
Als er een kracht inwerkt op een voorwerp, zal het voorwerp bewegen of vervormen.
Hoe groter de inwerkende kracht, hoe kleiner het effect is.
Hoe groter de inwerkende kracht, hoe groter het effect is.
Krachten zijn er overal in ons leven, maar wat zijn het precies? Hoe beïnvloeden ze de beweging van voorwerpen, en hoe kun je ze meten? Denk eens na over wat er gebeurt wanneer je aan iets trekt, tegen iets duwt of iets laat vallen. Welke krachten zijn er dan aan het werk?
Op die vragen krijg je een antwoord in dit thema.
Afb. 1
houten stokjes
elastiekje
lepeltje
OPDRACHT 1
Beantwoord de vragen.
Wat gebeurt er met de snelheid van een bal als je er met meer kracht tegenaan schopt?
a Hoe komt het balletje van de flipperkast in beweging?
b Welke energieomzetting vindt er plaats?
Wat gebeurt er met een kussen als je er stevig mee slaat?
Waarom valt een boek naar beneden als je het loslaat?
X Op vind je meer oefeningen om je kennis op te frissen.
Afb. 2 Een bal wordt weggeschopt.
Afb. 3 een flipperkast
Afb. 4 een kussengevecht
Afb. 5 Een vrouw houdt een stapel boeken vast.
Wat zijn krachten?
Je komt elke dag in contact met verschillende krachten. Als je bijvoorbeeld op een trampoline springt, heb je spierkracht nodig. Maar er zijn ook tal van andere onzichtbare krachten die op je inwerken tijdens een sprong. Denk maar aan de veerkracht van de trampoline of aan de zwaartekracht, die ervoor zorgt dat je telkens weer naar beneden wordt getrokken.
In dit hoofdstuk leer je verschillende soorten krachten herkennen en ontdek je wat hun effect is.
L het verschil herkennen tussen een bewegingsverandering en een vormverandering.
Je leert nu:
L de uitwerking van krachten kennen;
L voorbeelden van een bewegingsverandering en een vormverandering kennen;
L het begrip ‘kracht’ verwoorden;
L uitleggen hoe krachten worden gemeten;
L verschillende voorbeelden van krachten opsommen en herkennen;
L een krachtvector voorstellen;
L de kenmerken van een krachtvector benoemen;
L een krachtvector tekenen.
1 De grootheid ‘kracht’
Het is moeilijk om ‘kracht’ te definiëren, omdat het niet zichtbaar of tastbaar is. Je kunt krachten niet rechtstreeks zien. Toch ervaar je dagelijks tal van krachten. Je kunt krachten enkel waarnemen door hun effecten op voorwerpen: een vormverandering of een bewegingsverandering. Een vormverandering betekent dat de vorm van het voorwerp door inwerking van een kracht zal veranderen. Bij een bewegingsverandering zal de snelheid van het voorwerp door inwerking van een kracht veranderen.
Vindt er in de onderstaande situaties een vormverandering (V) of een bewegingsverandering (B) plaats? Duid aan.
De
Kracht is een grootheid die weergeeft hoe sterk er wordt getrokken of geduwd. Hoe groter de kracht op een voorwerp, hoe groter de vervorming of de bewegingsverandering.
Voor de grootheid kracht gebruik je het symbool F (van het Engelse force). De eenheid van kracht is newton, met als symbool N. Een kracht van 1 N is ongeveer de kracht die je voelt als er een massa van 100 g (bv. twee lapjes kaas) op je hand rust.
Krachten worden gemeten met een dynamometer of krachtmeter. Hoe groter de kracht op de dynamometer, hoe groter de vervorming van de dynamometer.
Een kracht is elke uitwendige oorzaak die zorgt voor een vormverandering (tijdelijk of blijvend) of een bewegingsverandering (vertragen, versnellen, van richting veranderen) van een voorwerp.
Kracht is een grootheid die weergeeft hoe hard er wordt geduwd op of getrokken aan een voorwerp.
Hoe groter de kracht op het voorwerp, hoe groter het zichtbare effect.
kracht F
X Maak oefening 1 en 2 op p. XXX.
Afb 6 De kracht van het water kan voor grote snelheden zorgen bij het golfsurfen.
Afb 7 Kruiden worden fijngemalen met een stamper in een mortier.
Afb 8 Een auto is met grote kracht tegen een lantaarnpaal gebotst.
Afb 9 deeg kneden
Afb 10
krachtige motor zorgt voor heel hoge snelheden op het circuit.
Afb 11 een draaiende windmolen
Afb. 12 een dynamometer of krachtmeter
2 Soorten krachten
Je kunt een onderscheid maken tussen krachten die op een afstand werken, en krachten die enkel werken als er contact is tussen voorwerpen.
• Als een kracht op een afstand werkt, spreek je van een veldkracht. Een voorbeeld is zwaartekracht. Voorwerpen in de buurt van de aarde voelen een trekkende kracht in de richting van de aarde.
• Als je een kinderwagen voortduwt, is er contact nodig tussen de kinderwagen en je handen. Je spreekt dan van een contactkracht
Bestudeer de onderstaande situaties en beantwoord de vragen.
1 Gaat het om een veldkracht of een contactkracht?
2 Verduidelijk je antwoord.
3 Welk effect van de inwerkende kracht is/was zichtbaar?
Afb 13 Door de zwaartekracht valt het ijsje naar beneden, richting de aarde. Dat is een veldkracht.
Afb 14 De touwen bewegen op en neer omdat de vrouw haar spierkracht traint. Ze moet de touwen vastnemen om die bewegingen te verkrijgen, dus er is contact nodig.
Afb 15 een vallende duoparachutesprong
Afb 16 Een halter wordt opgetild.
Afb 17 Een magneet trekt ijzervijlsel aan.
Hieronder bespreken we enkele voorbeelden van soorten veldkrachten en contactkrachten.
A Veldkrachten
• Zwaartekracht
Zwaartekracht is de aantrekkende kracht tussen twee of meer objecten met een bepaalde massa. Hoe groter de massa van het voorwerp, hoe groter zijn aantrekkingskracht.
Magnetische kracht is de kracht die magnetische materialen (bv. ijzer) naar een magneet doet trekken.
B Contactkrachten
• Veerkracht
Veerkracht is de kracht die optreedt als een veer of elastiek wordt uitgerekt of ingeduwd en weer terugkeert naar zijn oorspronkelijke vorm. Daardoor duwt of trekt de veer.
• Wrijvingskracht
Wrijvingskracht is de kracht die de beweging tegenwerkt, of de weerstand die je ondervindt als twee oppervlakken langs elkaar schuiven. Wrijving met luchtdeeltjes wordt ook luchtwrijving of luchtweerstand genoemd en is ook tegengesteld aan de beweging.
• Spankracht
Spankracht is de kracht die in een touw of een kabel voorkomt om een voorwerp te kunnen dragen of naar zich toe te trekken.
Afb. 18 Een skydiver springt uit een vliegtuig. Afb. 19 De maan blijft in een baan rond de aarde.
Afb. 20 een schrootkraan met een magnetische kop
Afb. 21 Het magnetisch veld rondom de magneet wordt zichtbaar met ijzervijlsel.
Afb 22 een atleet met een blade of veerblad Afb 23 Het elastiek wordt uitgerekt (vervormd), waarbij de spieren worden getraind.
Afb 24 een antislipvloer aan het zwembad
Afb 25 Smalle fietsbanden bij wielrenners zorgen voor minder wrijving.
Afb 26 touwtrekken
Afb 27 Brooklyn Bridge in New York met haar ophangkabels
Uit de zojuist besproken voorbeelden van krachten blijkt dat elke kracht voortkomt uit de interactie tussen twee objecten, met of zonder contact. Daarbij is er telkens sprake van duwen (duwkrachten) of trekken (trekkrachten).
Niet elke planeet trekt even hard!
Op de maan is de aantrekkingskracht veel minder voelbaar dan op aarde. Je zegt dat het zwaarteveld van de maan veel minder sterk is dan dat van de aarde. Astronauten komen daardoor veel minder snel terug naar het maanoppervlak. Het symbool voor zwaarteveldsterkte is g en de eenheid is N kg. De eenheid zegt met hoeveel kracht een voorwerp (bv. de maan) trekt aan een bepaalde massa van 1 kilogram.
Een kracht wordt uitgeoefend door een voorwerp op een ander voorwerp.
Voorwerpen kunnen ook krachten uitoefenen op een afstand van elkaar, zonder dat ze in contact komen met elkaar. Dat noem je een veldkracht
Voorbeelden van veldkrachten: zwaartekracht en magnetische kracht.
Als het voorwerp contact maakt met het andere voorwerp, spreek je van een contactkracht
Voorbeelden van contactkrachten: spierkracht, wrijvingskracht, spankracht en veerkracht.
Voor veel krachten hangt het van de situatie af of ze een duw- of een trekkracht zijn.
X Maak oefening 3 tot en met 7 op p. XXX.
Video eerste mens op de maan
Afb. 28 de acht planeten die rond de zon draaien
Venus aarde Jupiter SaturnusUranusNeptunus Mars Mercurius zon WEETJE
3 Hoe worden krachten voorgesteld?
Je hebt al geleerd dat een kracht een maat is voor hoe hard er wordt geduwd of getrokken. Om de eigenschappen van een kracht, zoals de grootte, voor te stellen, gebruik je een vectormodel, namelijk de krachtvector
De grootheid kracht is dus een vectoriële grootheid. Dat wil zeggen dat er bij een kracht een grootte, een richting en een zin horen. Ook de plaats (aangrijpingspunt) waar de kracht wordt uitgeoefend op het voorwerp, is van belang.
In symbolen stel je die krachtvector voor als een F met een pijltje boven: F
A Grootte van een krachtvector
De grootte van een krachtvector F zegt hoeveel kracht er wordt uitgeoefend, of hoe hard er wordt geduwd op of getrokken aan een voorwerp. De grootte van de kracht is altijd positief. Je noteert de grootte van F als F (zonder pijltje op de F). Als je een vector tekent, gebruik je de lengte van de vector om de grootte van de kracht aan te geven. De grootte komt overeen met de lengte van de pijl.
De richting van een krachtvector F toont aan welke rechte de krachtvector F evenwijdig is, bijvoorbeeld verticaal, horizontaal of onder een hoek van 30°.
Afb 29 Iemand duwt een winkelkar.
krachtvector
Afb 30 krachten met
C Zin van een krachtvector
De zin van een krachtvector F laat zien naar welke kant de krachtvector F wijst. Dat kan bijvoorbeeld naar links, naar rechts, naar boven of naar beneden zijn.
Naast een grootte, een richting en een zin heeft een krachtvector ook een aangrijpingspunt. Dat is de plaats waar de kracht wordt uitgeoefend op het voorwerp.
aangrijpingspunt
aangrijpingspunt
33 Het flesje wordt in verschillende aangrijpingspunten geduwd.
2 Wat is het uiteindelijke effect van de inwerking van die twee krachten?
GELIJKVERSCHILLEND
OPDRACHT 5
Bekijk de onderstaande afbeelding.
1 Kleur de verschillende kenmerken van de kracht op de piano in de volgende tekst. Kies uit: grootte (groen) – zin (blauw) – aangrijpingspunt (geel) – richting (rood)
Omer is een verhuizer. Hij krijgt de taak om een zware piano te verplaatsen. Hij oefent een kracht van 750 N uit en verplaatst de piano. De piano verschuift door de duwkracht langzaam horizontaal, naar rechts.
De kracht werkt in op de plaats waar de handen op de piano staan.
2 Teken de duwkracht van Omer op de piano als een krachtvector.
Afb 34 touwtrekken
Afb 35 Een man duwt tegen een piano.
OPDRACHT 6
Vergelijk de twee schoenen en beantwoord de vragen.
IJzel is onderkoelde neerslag die bij contact met het wegdek onmiddellijk in ijs verandert.
a Markeer de juiste antwoorden.
Door de ijzel is de wrijvingskracht tussen het wegdek en de banden van de auto VERHOOGD / VERLAAGD. Het gevaar dat de auto onbestuurbaar wordt, is daardoor GROTER / KLEINER geworden.
b Leg uit.
Een tuinier is hard aan het werk. Bekijk de afbeeldingen en vul in.
a Welke kracht oefent de tuinier uit?
b Welk effect heeft die kracht in alle situaties?
Afb. 50 het gras maaien Afb. 51 een kruiwagen voortduwen
Afb. 52 de grond omspitten Afb. 53 onkruid uittrekken
Afb 49 een glad wegdek door de aanwezigheid van ijzel
c Afhankelijk van de situatie zal de tuinier een trek- of een duwkracht uitoefenen op een voorwerp. Zet een kruisje in de tabel.
Stel je voor: in je ene hand heb je kleine grijze plastic korreltjes vast en in je andere hand kleine grijze metalen korreltjes. De metalen korreltjes zullen veel zwaarder zijn dan de plastic korreltjes. Raar, toch? Hoe kan iets dat even klein is, zoveel zwaarder aanvoelen? Dat heeft allemaal te maken met massadichtheid. Massadichtheid is geen gemakkelijk begrip. Het bepaalt waarom sommige dingen zwaar en andere licht zijn, ook al hebben ze gelijkaardige uiterlijke kenmerken. In dit thema zul je ontdekken waardoor dat verschil veroorzaakt wordt en waarom het zo belangrijk is om dat te begrijpen.
1 de grootheid massa: geel; 2 de grootheid volume: blauw.
hoeveelheid
OPDRACHT 3
Welke omschrijvingen en begrippen horen bij massa en volume?
Verbind.
massa ⦁ ⦁ een hoeveelheid materie
⦁ de ruimte die de materie inneemt volume ⦁ ⦁ balans
⦁ maatcilinder
VERKEN
OPDRACHT 4
Finn wil een houten opbergdoosje maken voor haar bluetooth geluidsbox. Ze gebruikt daarvoor een lasercutter. De geluidsbox is 20,0 cm lang, heeft een breedte van 8,5 cm en is 10,0 cm hoog.
Wat is het volume dat zeker in het opbergdoosje moet passen?
Bepaal het volume van een verfpot met een doorsnede van 12 cm en een hoogte van 20 cm.
Gegeven:
Gevraagd:
Oplossing:
OPDRACHT 6
Deze ijkmassa’s zijn uit hetzelfde materiaal gemaakt.
Duid aan welke stelling(en) juist zijn.
De ijkmassa links heeft een grotere massa.
De ijkmassa’s hebben dezelfde massa, omdat ze uit hetzelfde materiaal zijn gemaakt.
De grootste ijkmassa heeft ook het grootste volume.
Je kunt niet zien welke ijkmassa het kleinste volume heeft.
De middelste ijkmassa heeft een kleiner volume dan de linkse, maar een groter volume dan de rechtse.
TIP
5
Een ijkmassa is een massa die precies bekend is, zodat je andere massa’s nauwkeurig kunt meten door ze te vergelijken met de ijkmassa. Het doel is om een gelijke en betrouwbare maat te garanderen.
OPDRACHT 7
Zet de eenheden om.
50 kg = g
2,5 l = ml
150 mg = g
2 m3 = dm3
500 cm3 = dm3
X Op vind je meer oefeningen om je kennis op te frissen.
Afb. 2 een geluidsbox Afb. 3 een lasercutter
Afb.
Afb. 4 een cilindervormig verfblik
Wat is het verband tussen de massa en het volume van dezelfde stof?
Heb je je ooit afgevraagd waarom een ballon met helium de lucht in zweeft, terwijl een ballon gevuld met lucht op de grond blijft liggen? Een ballon gevuld met helium heeft een lagere massadichtheid dan de lucht en stijgt daarom op.
In dit hoofdstuk duik je dieper in het fenomeen van massadichtheid. Je leert wat het precies is, hoe je het kunt meten en hoe het de wereld om je heen beïnvloedt.
LEERDOELEN
Je kunt al:
L de massa en het volume van een voorwerp bepalen;
massieve blokjes met hetzelfde volume (bijvoorbeeld hout, ijzer, paraffine of kaarsvet, koper)
WERKWIJZE
1 Giet ongeveer 300 ml water in een maatbeker.
2 Leg de blokjes een voor een op het water en noteer wat er gebeurt.
WAARNEMING
1 Noteer je waarnemingen in de tabel.
Afb. 6 een maatbeker met massieve blokjes hout, ijzer en koper
2 Je merkt dat sommige blokjes zinken, terwijl andere blijven drijven. Om te achterhalen wat de reden daarvoor kan zijn, onderzoek je enkele eigenschappen van de blokjes.
a Is de kleur verantwoordelijk voor het zinken of drijven van de blokjes?
b Is het volume (= de hoeveelheid ruimte die een stof inneemt) verantwoordelijk voor het zinken of drijven van de blokjes?
c Bepaalt enkel de massa (= de hoeveelheid stof) van de blokjes of ze zullen zinken of drijven?
Om te begrijpen wat er dan wel voor zorgt dat een voorwerp zinkt of drijft, heb je een nieuwe grootheid nodig: massadichtheid. De massadichtheid geeft de verhouding weer tussen de massa van een stof en het volume van diezelfde stof.
Een voorwerp met een lagere massadichtheid zal minder massa hebben in verhouding tot het volume dat het inneemt. Als je dus hetzelfde volume (bv. 1 cm3) van verschillende stoffen neemt, dan hebben die stoffen allemaal verschillende massa’s.
Om nauwkeurige resultaten te bekomen, moet je nauwkeurige meetinstrumenten gebruiken.
• Voor een massabepaling gebruik je een balans met een meetnauwkeurigheid van 0,1 g.
• Om het volume van een regelmatig voorwerp te berekenen, kun je gebruikmaken van een meetlat. De nauwkeurigheid van een meetlat is 1 mm.
Als je nog nauwkeurigere resultaten wilt bekomen, gebruik je een schroefmaat of micrometer
Een micrometer meet tot op 0,001 mm nauwkeurig.
Afb. 8 een micrometer
Je onderzoekt de verhouding tussen massa en volume nu experimenteel.
Afb 7 Twee blokjes met hetzelfde volume hebben een andere massa.
Verhouding tussen massa en volume van dezelfde stof
OPDRACHT 9
ONDERZOEK
ONDERZOEKSVRAAG
Wat is het verband tussen de massa en het volume van voorwerpen met een regelmatige vorm uit dezelfde stof?
HYPOTHESE
Duid je hypothese aan.
Als de stof een groter volume heeft, zal ze een kleinere massa hebben.
Als de stof een groter volume heeft, zal ze een grotere massa hebben.
Afb 9 stukjes van hetzelfde soort hout met verschillende afmetingen
Als de stof een dubbel zo groot volume heeft, zal ze een grotere massa hebben.
Als de stof een dubbel zo groot volume heeft, zal ze ook een dubbel zo grote massa hebben.
BENODIGDHEDEN
vier balkjes, cilinders ... (= voorwerpen met regelmatige vormen) van dezelfde stof met verschillende volumes
balans
meetlat
WERKWIJZE
1 Orden de voorwerpen met een regelmatige vorm van klein naar groot. Nummer ze van 1 tot 4.
2 Bereken van elk voorwerp het volume in cm3
Noteer het volume in de tabel bij ‘Waarneming’.
3 Bepaal van elk voorwerp de massa in g.
Noteer de massa in de tabel.
4 Teken de grafiek van de massa in functie van het volume.
5 Bereken de verhouding m V (in g cm3 ).
Schrijf de uitkomst in de laatste kolom van de tabel.
Afb 10 vier regelmatige voorwerpen met verschillende volumes
2 Welke formule gebruik je om het volume van die voorwerpen te berekenen?
ONDERZOEK (VERVOLG) OPDRACHT 9
3 Teken de grafiekpunten van de massa (y-as) in functie van het volume (x-as) op deze grafiek. Trek daarna door de punten een grafieklijn (= trendlijn).
a Kun je een rechte lijn tekenen door de grafiekpunten?
b Welke grafieklijn heb je getekend?
c Hoe is de verhouding (deling) m V voor de vier voorwerpen?
d Als de massa van het voorwerp verdubbelt, wat gebeurt er dan met het volume van dat voorwerp?
e Als de massa van het voorwerp halveert, wat gebeurt er dan met het volume van dat voorwerp?
f Welk grafisch verband bestaat er tussen de massa en het volume van dezelfde stof? Markeer het juiste antwoord.
RECHT EVENREDIG / OMGEKEERD EVENREDIG / NIET EVENREDIG
BESLUIT
De massa en het volume van dezelfde stof zijn RECHT EVENREDIG / OMGEKEERD EVENREDIG / NIET EVENREDIG.
REFLECTIE
1 Verliep de proef vlot of niet vlot?
2 Kwam je hypothese overeen met je besluit?
Je kunt de grafiek ook maken met een digitaal rekenblad. Raadpleeg daarvoor het stappenplan.
Grafiek maken met Excel
Elke stof heeft stofeigenschappen. Dat zijn kenmerken waardoor de stof verschilt van andere stoffen. Voorbeelden zijn kleur, geur, smelt- en kookpunt, en massadichtheid.
Omdat de massa en het volume van dezelfde stof recht evenredig zijn, is de verhouding m V constant. De verhouding m V noem je de massadichtheid Het symbool van de grootheid is ρ (de Griekse letter rho).
Je kunt de massadichtheid berekenen met de formule ρ = m V De hoofd-eenheid is kg m3 . Men gebruikt ook enkele afgeleide eenheden: g cm3 of g ml .
Massadichtheid is een stofeigenschap. In de tabel hieronder vind je de massadichtheid van enkele stoffen en oplossingen bij kamertemperatuur.
2 Bij sommige stoffen (bv. hout) ligt de massadichtheid tussen bepaalde waarden. Waarom?
beuk, eik
MASSADICHTHEID
Tabel xx de massadichtheid van verschillende stoffen
Afb 11
De eenheid van massadichtheid in het dagelijks leven 2.4
Het SI-stelsel (Internationaal Stelsel van Eenheden) is een systeem van afspraken over standaardeenheden die wereldwijd worden gebruikt in de wetenschap. Het zorgt ervoor dat iedereen dezelfde eenheden gebruikt om dingen te meten en dat metingen kunnen worden vergeleken.
De hoofdeenheid van massadichtheid in het SI-stelsel is kilogram per kubieke meter ( kg m3). Dat betekent dat de massadichtheid aangeeft hoeveel kilogram massa er aanwezig is in één kubieke meter volume van een stof.
Afb 12 een schematische voorstelling van het verband tussen volume-eenheden
Omdat het gemakkelijker is om kleine massa’s (gram) te combineren met kleine volumes (kubieke centimeter), gebruikt men vaak de eenheid g cm3 . Een kubieke centimeter (cm3) komt overeen met een milliliter (ml), wat ook handig is voor vloeistoffen.
Men gebruikt dus vaak g cm3 , omdat die eenheid beter aansluit bij de schaal van dagelijkse toepassingen, terwijl kg m3 de SI-eenheid blijft in wetenschappelijke contexten.
De verhouding tussen massa en volume m V is bij dezelfde stof constant. Die constante verhouding is de massadichtheid. Het symbool van de grootheid massadichtheid is ρ (rho). Elke stof wordt gekenmerkt door haar massadichtheid. Dat is dus een stofeigenschap
massadichtheid ρ kilogram per kubieke meter
1 000 kg m3 = 1 g cm3 kg m3 ρ = m V
Voor dagelijkse toepassingen gebruikt men vaak de eenheid g cm3
3 Zoek van de volgende stoffen de massadichtheid op.
Zet die vervolgens om in g cm3
a zilver:
b ethanol:
c lucht:
2.5
Zinken en drijven van vaste stoffen in een vloeistof
Nu je het begrip massadichtheid kent, kun je echt bepalen wanneer een voorwerp zal zinken of drijven.
OPDRACHT 12
Bekijk opdracht 8 op p. XXX.
Noteer de massadichtheid van de gebruikte blokjes.
Gebruik daarvoor de tabel met massadichtheden. BLOKJES
drijven
drijven
drijven
drijven
drijven
zinken
zinken
zinken
zinken
zinken
1 Een voorwerp zinkt als de massadichtheid van het voorwerp GROTER / KLEINER is dan de massadichtheid van water.
2 Een voorwerp drijft als de massadichtheid van het voorwerp GROTER / KLEINER is dan de massadichtheid van water.
OPDRACHT 13 DOORDENKER
Beantwoord de vragen.
Gebruik daarvoor de tabel op p. XXX.
1 In welke vloeistof zal paraffine zinken?
2 Als je in de tabel met massadichtheden kijkt, zie je dat ijzer een veel grotere massadichtheid heeft dan water of zeewater. Schepen zijn gemaakt uit ijzer, maar toch drijven ze op water. Leg uit.
3 Wat als de massadichtheid van het voorwerp gelijk is aan de massadichtheid van de vloeistof?
Afb 14 De massadichtheid van een zeepaardje is gelijk aan de massadichtheid van water.
• Een voorwerp zinkt als de massadichtheid van het voorwerp groter is dan de massadichtheid van de vloeistof.
• Een voorwerp drijft als de massadichtheid van het voorwerp kleiner is dan de massadichtheid van de vloeistof.
X Maak oefening 8 en 9 op p. XXX.
Massadichtheid en het deeltjesmodel 2.6
Een deeltjesmodel stelt voor dat elke stof is opgebouwd uit kleine deeltjes (moleculen). Die deeltjes kunnen dicht op elkaar zitten of juist verder uit elkaar liggen.
Als de deeltjes heel dicht op elkaar zitten, passen er veel deeltjes in een klein volume. Daardoor is de massa per volume groot en heeft de stof een hoge massadichtheid. Bij vaste stoffen (zoals ijzer) zitten de deeltjes bijvoorbeeld dicht op elkaar, dus hebben vaste stoffen een hoge massadichtheid.
Als de deeltjes verder uit elkaar zitten, is er minder massa per volume, en dus een lagere dichtheid. Bij vloeistoffen en vooral bij gassen (zoals in lucht) zitten de deeltjes veel verder uit elkaar, waardoor die stoffen een lage of zelfs zeer lage massadichtheid hebben.
OPDRACHT 14
Teken de deeltjesmodellen.
1 Teken het deeltjesmodel van een vaste stof in een volume-eenheid.
De Griekse wetenschapper Archimedes zat in bad toen hij iets bijzonders opmerkte. Terwijl hij in het water zakte, klotste er water over de rand. Plots realiseerde hij zich dat de hoeveelheid overstromend water gelijk was aan het volume van zijn lichaam dat in het water zat. Dat idee is nu bekend als ‘de wet van Archimedes’. Volgens oude verhalen sprong Archimedes na zijn ontdekking uit het bad en rende hij naakt door de straten van Syracuse, terwijl hij uitriep: ‘Eureka!’ (Grieks voor ‘Ik heb het gevonden!’).
De slimme truc met de gouden kroon
Later gebruikte Archimedes zijn ontdekking om een probleem voor koning Hiëro II op te lossen. De koning had een kroon laten maken van zuiver goud, maar hij vertrouwde de goudsmid niet. Hij vermoedde dat die stiekem een deel van het goud had vervangen door zilver.
Archimedes voerde een experiment uit.
1 Stap 1: het bad vullen.
Archimedes vulde een bad tot de rand met water. Eerst legde hij een klomp zuiver goud met dezelfde massa als de kroon in het bad. Hij bekeek hoeveel water er over de rand klotste.
2 Stap 2: de kroon testen.
Daarna nam hij de gouden kroon en liet die in het bad zakken. Hij merkte dat er meer water over de rand stroomde dan bij de goudklomp.
3 Conclusie: fraude!
De kroon moest wel een ander metaal bevatten, zoals zilver, omdat dat een lagere massadichtheid heeft. Dat betekent dat zilver meer volume heeft voor dezelfde massa en daardoor meer water verplaatst. De koning wist het nu zeker: de goudsmid had hem bedrogen!
Waarom was dat zo slim?
Archimedes gebruikte een slim idee over massadichtheid. Goud is veel dichter (19,3 g cm3 ) dan zilver (10,5 g cm3 ). Dat betekent dat goud een grotere massa heeft voor hetzelfde volume. Door de hoeveelheid verplaatst water te meten, kon Archimedes aantonen dat de kroon niet alleen uit goud bestond.
Afb 15
Afb 16 een volumebepaling door het voorwerp onder te dompelen
3 Toepassingen
De volgende toepassingen laten zien hoe massadichtheid een belangrijke rol speelt in verschillende aspecten van ons dagelijks leven, en hoe het begrip ervan kan bijdragen aan innovatie en efficiëntie in tal van velden.
Drijfvermogen van schepen
De massadichtheid is cruciaal bij het ontwerp van schepen. Hoewel staal een hoge massadichtheid heeft, wordt een schip zo ontworpen dat het totale volume (inclusief lucht in de romp) voldoende is om de gemiddelde massadichtheid laag te houden. Daardoor blijft het schip drijven, ondanks het zware staal waaruit het is gemaakt.
Drijfvermogen van organismen
Vissen hebben een zwemblaas, die ze kunnen legen of vullen met gas om hun massadichtheid aan te passen. Daardoor kunnen ze gemakkelijk op verschillende diepten in het water blijven zonder veel energie te verbruiken.
Drijfvermogen van ijsbergen
IJs heeft een lagere massadichtheid dan vloeibaar water. Daarom drijven ijsbergen en steken ze altijd voor een deel boven het wateroppervlak uit.
Dat heeft belangrijke consequenties voor de scheepvaart en het milieu.
Materialen met een lage massadichtheid, zoals schuim of glaswol, worden vaak gebruikt als isolatiemateriaal omdat ze licht zijn en slecht warmte geleiden. Dat helpt om gebouwen warm te houden in de winter en koel in de zomer.
Afb. 17 een containerschip
Afb 18 een drijvende ijsberg
Afb 19 de zwemblaas bij vissen
Afb 20 glaswol
zwemblaas
Meteorologie
In de atmosfeer zorgt het verschil in massadichtheid van lucht voor verschillende weersystemen. Warmere lucht heeft een lagere massadichtheid en stijgt, terwijl koudere, dichtere lucht zakt. Dat leidt tot de vorming van wind en weersystemen zoals hoge- en lagedrukgebieden.
Aardwetenschappen
De massadichtheid van gesteenten en mineralen is essentieel om de opbouw van de aarde te begrijpen. Zwaardere, dichtere materialen zoals ijzer en nikkel bevinden zich in de kern van de aarde, terwijl lichtere, minder dichte materialen zoals graniet en basalt in de korst zitten.
Wanneer ingenieurs satellieten en ruimteschepen ontwerpen, is massadichtheid een belangrijke factor. Lichtere, minder dichte materialen worden vaak gebruikt om de massa laag te houden en zo de lanceerkosten te verminderen, terwijl er toch voldoende sterkte behouden blijft.
Recycling
Bij het recyclen gebruikt men de massadichtheid om verschillende materialen van elkaar te scheiden. Als men bijvoorbeeld kunststoffen recyclet, kan men een vloeistofbad gebruiken waarin lichtere materialen drijven en zwaardere materialen zinken, zodat ze gemakkelijk kunnen worden gescheiden.
Wijnbouw en de druivenoogst
In de wijnbouw gebruikt men een hydrometer om de massadichtheid van druivensap te meten. Daarmee schat men het suikergehalte, wat belangrijk is om te bepalen hoeveel alcohol er later in de wijn komt.
Afb. 21 De weerkaart toont hoge- en lagedrukgebieden.
Afb. 22 een afvalsorteerder voor plastic
Afb. 23 de aardlagen
Afb 24 een hydrometer
Afb 25 een satelliet
Het grafisch verband tussen de massa en het volume van dezelfde stof is:
omgekeerd evenredig;
recht evenredig;
niet evenredig.
De onderstaande grafiek toont de massa en het volume van stof 1 en stof 2.
Welke stelling is juist?
De massadichtheid van stof 1 is kleiner dan de massadichtheid van stof 2.
De massadichtheid van stof 2 is kleiner dan de massadichtheid van stof 1.
De massadichtheid van stof 1 is gelijk aan de massadichtheid van stof 2.
Je kunt de massadichtheid van beide stoffen niet vergelijken met deze grafiek.
Een leerling heeft een blok hout gevonden en wil de massadichtheid ervan bepalen.
Het blok hout heeft een massa van 150 g en een volume van 200 cm3.
a Bereken de massadichtheid van het blok hout.
Zet alles in de hoofdeenheid.
Gegeven:
Gevraagd:
Oplossing:
b Zal het hout drijven op of zinken in water? Waarom? (De massadichtheid van water is 1 g cm3 .)
Hieronder zie je een lijst van materialen met hun massadichtheid.
• aluminium: 2 700 kg m3
• kurk: 240 kg m3
• ijs: 920 kg m3
• zilver: 10 500 kg m3
a Stel dat je die materialen in een bak met water legt, welke materialen zullen dan drijven en welke zullen zinken? Leg uit waarom.
• Drijven:
• Zinken:
b Welke vloeistof moet je gebruiken opdat ten minste drie van de vier vaste stoffen zullen drijven?
Afb. 28
Mo gooit een stukje paraffine (kaarsvet) in het glas water van zijn nichtje. Gebruik de tabel met massadichtheden op p. XXX.
a Duid de juiste stelling aan.
Het kaarsvet zinkt in het glas water.
Het kaarsvet drijft in het glas water.
b Wat gebeurt er met het kaarsvet als het nichtje zout toevoegt aan het glas?
Het kaarsvet zal zinken, omdat de massadichtheid van het water kleiner wordt.
Het kaarsvet zal zinken, omdat de massadichtheid van het water groter wordt.
Het kaarsvet zal blijven drijven, omdat de massadichtheid van het water groter wordt.
Het kaarsvet zal blijven drijven, omdat de massadichtheid van het water kleiner wordt.
Een container bevat een vloeistof met een onbekende massadichtheid.
Je weet dat als je 500 cm3 van die vloeistof toevoegt, de massa van de container met vloeistof 630 g groter wordt.
a Wat is de massadichtheid van de vloeistof?
Zet het resultaat om naar de hoofdeenheid.
Gegeven:
Gevraagd:
Oplossing:
b Zoek op welke vloeistof het zou kunnen zijn in de tabel met massadichtheden op p. XXX.
Redeneer.
Je hebt een gele bal met een massadichtheid van 7 900 kg m3 en een volume van 100 cm3, en een rode bal met een massadichtheid van 800 kg m3 met hetzelfde volume.
Volume: maat voor de ruimte die een voorwerp inneemt
Grootheid: volume
Symbool: V
SI-eenheid: kubieke meter
Symbool: m3
TUSSEN MASSA EN VOLUME
De massa en het volume van dezelfde stof zijn recht evenredig:
• Verdubbelt het volume, dan verdubbelt ook de massa.
• De grafieklijn is een halfrechte door de oorsprong.
• De verhouding van de massa tot het volume van dezelfde stof is constant. Die constante noem je de massadichtheid.
De eenheid herleiden
1 kg m3 = 0,001 g cm3
1 g cm3 = 1 000 kg m3
Zinken of drijven
• Voorwerpen met een grotere massadichtheid dan de vloeistof zullen zinken.
• Voorwerpen met een kleinere massadichtheid dan de vloeistof zullen drijven.
Massadichtheid en deeltjesmodel
Als er weinig ruimte tussen de deeltjes zit, passen er veel deeltjes in een volume. Daardoor is de massa per volume groot en heeft de stof een hoge massadichtheid.
• drijfvermogen van schepen en organismen
• afval scheiden op basis van het drijfvermogen
TOEPASSINGEN
• materialen met een lage massadichtheid in sectoren als de ruimtevaart en de bouw
VERBAND
HOOFDSTUK 1
Wat is het verband tussen de massa en het volume van dezelfde stof?
Ik kan de massa en het volume van voorwerpen bepalen.
p. XXX
Ik kan de verhouding tussen de massa en het volume berekenen. p. XXX
Ik kan een grafiek maken. p. XXX
Ik kan het wiskundige verband benoemen tussen de massa en het volume van dezelfde stof.