Warmte inleiding. Opdracht 1. Wat weet je nog uit de tweede klas? Kruis bij iedere bewering aan of deze juist of onjuist is. Bewering Juist Onjuist

Transcriptie

1 Warmte inleiding Opdracht 1. Wat weet je ng uit de tweede klas? Kruis bij iedere bewering aan f deze juist f njuist is. Bewering Juist Onjuist Temperatuur en warmte hebben dezelfde eenheid De eenheid van warmte is de graad celcius Als eenheid van temperatuur gebruikt natuurkunde vaak de kelvin Als je aan een stf warmte tevegt, stijgt de temperatuur Op een warmtemeter kunt je direct warmte aflezen Dr temperatuurverschillen krijg je warmtetransprt Er zijn twee manieren van warmtetransprt Warmte kan dr het luchtledige getransprteerd wrden Je hebt bij vaste stffen warmtestrming Vaste stffen geleiden warmte allemaal even ged Opdracht 2. Warmte is energie Beantwrd de vragen. Vraag Antwrd Wat zrgt p aarde vr de meeste energie? Is de aarde een afgeslten systeem? Geef 2 energiesrten (anders dan warmte-energie) Welke energiemzetting is er bij een straalkachel? Waarm s winters de CV aanblijven als de kamer warm is? Een znnebiler zet znnestraling m in warmte 1. Waarvr kun je deze znnewarmte gebruiken? 2. Nem 2 vrdelen 3. Nem 2 nadelen Het abslute nulpunt is bij 0 K. Heveel graden celcius is dat? Heveel kelvin is 20 C Heveel graden celcius is 250 K.

2 Warmtecapaciteit 3hv Je mag bij alle vragen aannemen dat er geen warmte verlren gaat. Opgave 1. Wat betekent warmtecapaciteit? Beschrijf wat het betekent dat een julemeter een warmtecapaciteit van 70 J/ C heeft. Opgave 2. Warmtecapaciteit van een julemeter. Een julemeter met een warmtecapaciteit van 70 J/ C wrdt van 20 C naar 80 C verwarmd. a) Bereken Δ T. b) Bereken de bendigde heveelheid warmte. Opgave 3. Warmtecapaciteit van een ligbad. De temperatuur in een badkamer is 21,0 C. Uit de warmwaterkraan kmt water met een temperatuur van 72,5 C. Tina det warm water met een warmtecapaciteit van in een ligbad. De temperatuur van het bad en van het water wrdt dan 68,0 C. a) Bereken Δ T van het ligbad en Δ T van het warme water. 2, J/ C b) Bereken de heveelheid warmte die het warme water verliest. c) Heveel warmte wint het kude water? d) Bereken de warmtecapaciteit van het ligbad

3 Warmtecapaciteit 3hv Opgave 4. Vervlg van pgave 3. Tina vegt net zveel kud water van 18,0 C aan het bad (met het warme water die allebei een temperatuur hebben van 68, 0 C ) te, dat de eindtemperatuur 45,0 C wrdt. a) Bereken Δ T van het ligbad, Δ T van het warme water en Δ T van het kude water. b) Bereken heveel warmte het ligbad en het warme water samen verliezen c) Dus, heveel warmte wint het ligbad? d) Bereken de warmtecapaciteit van het kude water In pgave 3 deed Tina 60 liter warm water in het ligbad. e) Bereken heveel kud water Tina in deze pgave heeft tegevegd. Als je de warmtecapaciteit en de massa van een stf weet, kun je de srtelijke warmte van een stf berekenen met de frmule: C = c m, waarbij (grte) C de warmtecapaciteit, (kleine) c de srtelijke warmte en m de massa is f) Bereken de srtelijke warmte van water

4 Srtelijke warmte 3hv Opgave 1. Wat is srtelijke warmte? 3 Wat betekent: ijzer heeft een srtelijke warmte van 0,46 10 J/kg C. Opgave 2. Celcius en kelvin Leg uit, waarm de srtelijke warmte van ijzer k is 0, J/kg K Opgave 3. Kilgram en gram Leg uit, waarm de srtelijke warmte van ijzer k is 0,46 J/g K Opgave 4. IJzer verwarmen. Heveel warmte is ndig m 300 g ijzer van 20 C naar 80 C te verwarmen? Opgave 5. Water verwarmen. Een dmpelaar geeft 700 J warmte af aan 300 g water van 18 C. Welke temperatuur krijgt het water hierdr? Opgave 6. IJs verwarmen Om 30 g ijs te verwarmen van 10 C tt 2 C is 528 J ndig. Bereken de srtelijke warmte van ijs.

5 Srtelijke warmte 3hv Opgave 7. Eindtemperatuur Bij een scheikundepref mengt Marjlein in een maatbeker 400 g water van 80 C met 100 g alchl ( c = 2,43 J/g C ) van. De warmtecapaciteit van de maatbeker en alchl 20 C warmte-uitwisseling wrden verwaarlsd. Bereken de eindtemperatuur? Tip: Vul zwel vr het water als vr de alchl de gegevens in de frmule Q = m c T e T ) in. Omdat je T e natuurlijk niet kent met je die als nbekende beschuwen. ( b Opgave 8. Smeltwarmte 0 C Het kst energie m ijs van te veranderen in water van. Deze energie wrdt smeltwarmte genemd. Ilja mengt 20 g ijs ( c = 2,2 J/g C ) van 10 C in 200 g limnade = 4,3 J/g C C ijs 0 C ( c ) van 18. De eindtemperatuur van de limnade + het (gesmlten) ijs is limnade 9 C. De warmtecapaciteit van het glas en warmte-uitwisseling wrden verwaarlsd. a) Heveel warmte is ndig vr de pwarming van g 20 ijs van 10 C tt C 0? b) Heveel warmte is ndig vr de pwarming van 20 g water van 0 C tt 9 C? c) Heveel warmte kmt bij de afkeling van 200 g limnade van 18 C tt 9 C vrij? d) Heveel warmte is dus ndig vr het smelten van 20 g ijs? Smeltwarmte is de bendigde warmte per g. e) Bereken de smeltwarmte

6 Srtelijke warmte 3hv Opgave 9. Oefenpgave vr het practicum Nb. HET PRACTICUM LIJKT SPREKEND OP DEZE OPGAVE. JE MAG DE UITWERKING VAN DEZE OPGAVE BIJ HET PRACTICUM HOUDEN. = 90 J/ C 120 g 60 g In een julemeter ( C ) zit water. De temperatuur van de julemeter met 20 C inhud is. Een stuk kper van wrdt enige tijd in kkend water gehuden en daarna in de julemeter gedaan. Charltte rert ged en na enige tijd is de (maximum) temperatuur. Warmteverlies uit de julemeter mag verwaarlsd wrden. 23 C a) Bereken de srtelijke warmte van kper met behulp van Q = 0. In het echt gaat er natuurlijk wel warmte verlren. b) Leg uit f de maximum temperatuur daardr hger f lager wrdt.

7 De julemeter Bendigdheden Julemeter Rerstaaf Thermmeter Maatbeker g water Blkje messing van 500 g en 100 C (LET OP: GLOEIEND HEET!!!) Prefinstructie 1. Meet g water af en nteer de massa van het water m 2. Laat de dcent je meting cntrleren paraaf 3. De het water in de julemeter en meet de temperatuur T b 4. De het messing in de julemeter + het deksel er meteen p! 5. Rer en nteer de temperatuur als die niet meer stijgt T e 6. Maak het verslag Verslag Het verslag bevat: 1. Inleiding: Del: waarm heb je de pref gedaan (srtelijke warmte bepalen)? 2. Meetpstelling: Bendigdheden: waarmee heb je de pref gedaan? Tekening: he heb je de pref gedaan Uitleg: waarmee en he heb je de pref hebt uitgeverd 3. Uitwerking: De therie: wat zit er achter de pref? Overzicht van de meetgegevens Verwerking van de meetgegevens (srtelijke warmte bepalen en vergelijken met de BINAS-waarde) 4. Samenvatting Leg in het krt uit wat de bedeling was en wat het resultaat was. Let p: 1. Let p de significantie en de eenheid van de berekende srtelijke warmte 2. Heveel % wijkt de berekende waarde van de BINAS waarde af ( c = 0,38 J/g C ) 3. Leg het eventuele verschil uit: (niet: ik heb nnauwkeurig gemeten) messing

8 Energie 3hv Opgave 1. Een campingkelkast Als Jst p de camping aankmt kpt hij 24 blikjes ( C = 12 J/ C ) sinas van 330 ml in de campingwinkel waar het 20 C is. Het is buiten 33 C als hij een campingkelkast C = 250 J/ C ( ) aanzet en de blikjes sinas erin det. Je mag aannemen dat zwel de dichtheid als de srtelijke warmte van sinas hetzelfde is als van water. a) Heveel energie met de kelkast afstaan m tt 10 C af te kelen? b) Heveel energie meten de 24 blikjes (znder inhud) afstaan m tt 10 C af te kelen? c) Heveel energie met de inhud van de 24 blikjes afstaan m tt 10 C af te kelen? d) Heveel energie met de kelkast met inhud in ttaal in kwh afstaan?

9 Energie 3hv Opgave 2. Een waterkker. Een waterkker ( C = 0,30 kj/ 0,75 liter C ) bevat water. Mathieu maakt een grafiek van de pwarming van de waterkker met inhud. T ( C ) a) Heveel energie is er na 10 s tegevegd t (s) b) Leg uit heveel energie er na 30 s is tegevegd. c) Na heveel secnden is er 80 kj tegevegd? Als de waterkker na 40 s wrdt uitgezet, staat hij per secnde 500 J energie af aan de mgeving. d) Na heveel minuten is de waterkker tt de begintemperatuur is afgekeld.

10 Vermgen 3hv Opgave 1. De biler 3 In een biler ( C = 6,0 kj/ C) zit water van. De biler heeft een verwarmingselement met een vermgen van watertemperatuur van 65 C 125 dm 20 C 1,2 kw en aangezet. a) Heveel warmte is ndig vr de verwarming van de biler?. De biler wrdt ingesteld p een b) Heveel warmte is ndig vr de verwarming van het water? Neem aan dat het vermgen van het verwarmingselement vlledig benut wrdt vr de verwarming en dat er geen warmte verlren gaat. c) Bereken heveel tijd er ndig is vr de pwarming van de biler met inhud Opgave 2. Fasen Een kkplaatje met een vermgen van 1,0 kw verwarmt 1,0 kg van een vaste stf p een regelmatige manier en znder warmteverlies. a) Leg met behulp van het diagram uit wat er met de stf gebeurt. T ( C ) b) Bereken de srtelijke warmte van de vaste stf c) Bereken de smeltwarmte t (min) d) Leg uit f de srtelijke warmte van de vleistf hger f lager is dan van de vaste stf.

11 Rendement 3hv Opgave 1. De dmpelaar In een theeglas met 100 ml water van 19 C wrdt gedurende 30 s een dmpelaar gehuden. De temperatuur stijgt naar 33 C. Je mag aannemen dat warmtecapaciteit van het theeglas te verwaarlzen is en dat de verwarming regelmatig is. a) Heveel warmte neemt het water p?. De verwarming heeft een rendement van 65 %. b) Heveel elektrische energie heeft de dmpelaar afgegeven?. c) He grt is het elektrisch vermgen van de dmpelaar? Opgave 2. Vervlg van Vermgen pgave 1 (De biler) In werkelijkheid det de biler 7,0 uur ver het verwarmen. a) Heveel elektrische energie heeft de biler in die tijd pgenmen? b) Bereken het rendement van de biler

12 Oefentets 3hv Opgave 1. Startpgaven a) Bereken heveel warmte er ndig is m 125 g water ( c = 4,18 J/g C ) van 21,0 C tt 65,0 C te verwarmen. b) Een blkje messing met een massa van 500 g kelt af van 100 C tt 35 C. Bij het afkelen kmt 12,5 kj warmte vrij. Bereken de srtelijke warmte van messing. c) Het smelten van ijs kst warmte. Er is 334 J warmte ndig m een gram ijs van 0, 0 C te laten smelten tt een gram water van 0,0 C. Bereken heveel ijs van 0,0 C je maximaal met 300 g water ( c = 4,18 J/g C ) van 20,0 C kunt laten smelten. Opgave 2. De badkuip Nura kmt thuis van vlleybaltraining en gaat een bad nemen. De temperatuur van het bad is 21,0 C. Nadat Nura 60 liter heet water ( c = 4,18 J/g C ) van 72,5 C in het bad heeft laten lpen blijkt de temperatuur van het bad en het badwater ng maar 68,0 C te zijn. Je mag aannemen dat het bad en het badwater geen warmte aan de mgeving afgeven. a) Bereken de warmtecapaciteit van het bad. Laat zien dat er 24 kj/ C kmt. uit het antwrd Het bad is vlledig van restvrij staal ( c = 0,46 J/g C ). b) Tn met behulp van de wet C = m c dat de badkuip een massa van 52 kg heeft. De temperatuur van het kude water is 15,5 C. c) Heveel dm 3 kud water met Nura in het bad laten lpen zdat de eindtemperatuur 3 (van het bad en al het water) 40,0 C. Laat zien dat er 75 dm uit het antwrd kmt. In werkelijkheid gaat er wel warmte verlren. d) Leg nauwkeurig uit f daardr meer f minder kud water ndig is. Opgave 3. De waterkker Een elektrische waterkker heeft een warmtecapaciteit van 225 J/ C. De waterkker bevat 0,50 liter water. De temperatuur van de waterkker en het water is 19 C. a) Bereken heveel warmte er ndig is m de waterkker en het water aan de kk te brengen. De waterkker heeft een rendement van 75%. Het water in de waterkker is in 3,0 minuten aan de kk. b) Bereken het elektrische vermgen van de waterketel. (Gebruik een warmte van 200 KJ als je het antwrd p pgave 3a niet hebt.) E I N D E