Stevin havo deel 2 Uitwerkingen hoofdstuk 2 Warmte ( ) Pagina 1 van 7

Transcriptie

1 Stevin hav deel 2 Uitwerkingen hfdstuk 2 Warte ( ) agina 1 van 7 Opgaven 2.1 Opwaren en afkelen 1 a kinetische dalen c afveren 2 a Nee, ze staan in dezelfde schuur. Het ijzer van het stuur geleidt de warte eter dan het plastic van het handvat. a De warte, die via de zakdek drgegeven wrdt, verspreidt zich geakkelijk ver de unt. Bij het cntactpunt zal de teperatuur niet vldende stijgen een gaatje te randen. Strakzittende handschenen evatten weinig lucht en lucht isleert ged. 4 - Bven de vla stren ware gassen hg. De lucht naast de vla isleert. 5 - Hun gezaenlijke ppervlak dat warte uitstraalt wrdt z kleiner. Ze kelen inder af. Waar hun lichaen tegen elkaar gedrukt zijn is er geen warteverlies, want geen teperatuurverschil. a T water = 80 T water, = cw w Tw = 4, ,100 (80 T) water, = T T = 90 T 5850 Telk = T T = 9290 elk, = c T =,9 10 0,100 ( T 15) = = T 48,.. 49 C elk, = 90 T 5850 water, = elk, 49 C Meng 0,95 d alchl (ρ = 0,80 kg/d ) en 0,05 d water (ρ = 0,998 kg/d ) alchl = ρalchl Valchl = 0,80 0,95 = 0,7 kg spiritus = 0,7 + 0,0499 = 0,8099 k water = ρwater Vwater = 0,998 0,05 = 0,0499 kg De wartecapaciteit van het engsel is gelijk aan de s van de wartecapaciteiten van de delen: -1-1 calchl = 2, 4 10 J kg K 2,5 kj/kg K -1-1 cwater = 4,18 10 J kg K c = c + c c spiritus spiritus alchl alchl water water spiritus cspiritus 2, ,5 10 J kg -1 K 0,8099 = 2,4 10 0,7 + 4, ,0499 = 2055,.. = = 7 a T, t,, c en C K, s, J, J/(kg K) f Jkg 1 K 1 en J/K f JK 1 8 a el, = water, el t = cw w Tw, = 4, ,0 T T = 0 10 = 7,17.. C 2 C T = 1 + 7,17.. = 2,1.. = 2 C w, w, 4,18 10 T = Tw, = = 100 C C In één inuut is de teperatuurstijging 7,17.. C. en stijging van 84 C duurt 84 1= 11,7.. = 12 in 7, in

2 Stevin hav deel 2 Uitwerkingen hfdstuk 2 Warte ( ) agina 2 van = ρ V = 0, = 0,250 kg c T 4, ,250 (100 0) 2 = = = = 498 = 5,0 10 W t t,5 0 5, W 10 pnae verruik = 0, , ,200 1 = 2, 4 MJ = t 4 2,4 10 = 0 t t = 4 10 s = ( 00) 11,1.. = 11 uur 11 uur

3 Stevin hav deel 2 Uitwerkingen hfdstuk 2 Warte ( ) agina van 7 Opgaven 2.2 Warte en leven 11 a = = 1050 W = t = 1050,5 00 = 1, 10 7 J 1, 10 7 J Stel x liter. Ndig = x 2, 10 J = 400 W = / t = x 2, 10 /,5 00 W x = 2,2 L 12 a Het water asreert de warte. De teperatuur kt nit ven de C en het papier ntrandt dus niet. IJs is een slechte geleider en de lese ehudt zijn teperatuur. 1 a Cntrleer eerst f de venteperatuur Vleiaar c Niet alleen het ei wrdt 90 in lang verward, de ven k. d De assa van één ei is 0 g = 0 10 kg. We gaan uit van een eginteperatuur van 5 ºC. = c T =, (70 5) = 1, J 14 - Kircher hpt dat steeds een andere staaf wrdt aangetrkken, aar staven kunnen niet kiezen. Cngreve hpt dat de ketting de spnzen uitperst en dus lichter aakt, aar daardr wrdt de wrijving grter. 2,2 L 1, J

4 Stevin hav deel 2 Uitwerkingen hfdstuk 2 Warte ( ) agina 4 van 7 Opgaven hfdstuk 2 15 a 1 kwh = 1000 W 00h =, 10 J, 10 J 800 verlies = = = 80 W t 10 nuttig = in verlies = = 20 W 80% nuttig 20 η = = = 0,80 = 80% 400 c in Van elke 100 J randstf zet de centrale 40 J in elektrische energie. Bij het transprt gaat hiervan 10% verlren : er lijft 0,90 40 = J ver. De klk geruikt hiervan 90% nuttig = 0,90 = 2,4 J. Of ηttaal = ηcentrale (1 ηtransprt ) ηklk = 0,40 0,90 0,90 = 0,24 = 2% 2% d el in,dyna in,dyna = = = 5, J/s η 0,9 reservir,0 10 = 5, = t t 1, t = = 1, s = ( 00) 10 =,1 10 uur 5, Dus ijna 1 dagen. Wellicht is dit alternatief lgischer: 1, uur De eschikare energie is: = 0,9, = 5, J 1 5, = t t = = = 1,12 10 s =,1 10 h a 10 L water weegt 10 kg. Je het dus 0 kg geruikt. = c T = 4, (50 15) = 4,9 10 J = η e 4,9 10 4,88 10 e = = = 4,88 10 J = = 1,4 kwh η 0,90, 10 1,4 kwh 14 cent 14 ct el = η str = 0,10 110(W/ ) ( ) = W 7 t = 1 jaar =,15 10 s (Zie Binas tael 4) el el el = t = ,15 10 =,45 10 =,5 10 J 9 9 = (, 10 )9, = 9, 10 kwh = 9, TWh (T = Tera = : zie Binas tael 2) 18 a -1-1 c = 0, J kg K Binas tael 8 ld essing -1-1 c = 0,8 10 J kg K Binas tael 9 nyln -1-1 c = 1, 7 10 J kg K Binas tael 10 elk -1-1,9 10 J kg K c = Binas tael 11, J f 9, TWh x, = cx x Tx, x = ρx V = ρx 1 x, T = 10 C

5 Stevin hav deel 2 Uitwerkingen hfdstuk 2 Warte ( ) agina 5 van 7 ld = 11, 10 kg ld, = 0, , = 14, = J essing essing, nyln nyln, = 8,5 10 kg = 0,8 10 8, = 2,.. 10 = 2 10 J = 1,14 10 kg = 1,710 1, = 19,..10 = 1910 J 14 MJ 2 MJ 19 MJ elk = 1,0 10 kg elk, =,910 1,010 10= 40,1..10 = 4010 J 19 a Je het alleen last van de lucht direct je hand heen. Stilstaande lucht isleert ged. Het etaal van de venwand geleidt ged. Je krijgt alle warte van de ven te verduren. c Saus (water) heeft een grte srtelijke warte. d De krst is afgekeld aar isleert de waterige inhud. 20 a t = c T 750 t = 4, ,250 (5 15) t = 70 s 70 s = c T = 4, (90 15) = 5,0 10 J c A t = c T A is het waterppervlak t = 4,18 10 ( ) (20 18) t = 1, s = 1 h (!) 21 a el = U I = 12,0 1,50 = 18,0 W dpelaar, = el t = 1,0 0 = 1080 J water, = cw w Tw = 4, Tw = 8 Tw 1080 Tw = = 1, 29.. = 1, C 8 1 T C t 9,9.. 7 inuten 1,29 40 MJ 5,0 10 J 1 h 1, C = = = = = 7 in 2 T C t 9 0,1.. 0 inuten 1,29 c = = = = = 0 in 22 a De teperatuur is cnstant als uit = in, dus k uit = 5,0 kw

6 Stevin hav deel 2 Uitwerkingen hfdstuk 2 Warte ( ) agina van c is grt want k ij een klein teperatuurverschil strt er veel warte dr de wand als het ppervlak grt is. c is klein want k ij grt teperatuurverschil strt er weinig warte dr de wand als die geïsleerd is. c1 uit,glas = cglas T = 20 (25 15) = 200 =,2 10 W,2 kw c2 Bij cnstante innenteperatuur geldt = + in uit,glas uit,vler 5000 = c (25 10) 15 c = 1800 c = 120 W/ C vler vler vler d1 uit,glas uit,vler d2 in + = 20 (20 10) (20 10) = 4400 = 4,4 kw = 2,0 kw < = 4,4 kw teperatuur daalt. uit Bij cnstante innenteperatuur geldt in = uit,glas + uit,vler 2000 = 20 ( T 10) ( T 10) = 440 T T = 400 T = 14,5.. = 15 C 2 - De draad gleit waar de windingen dicht ij elkaar zitten. Daar is de keling dr de lucht iniaal. 24 a ijzer, = water, cijzer ijzer Tijzer, = cwater water Twater, 0,4 40 T = 4, (27 12) ijzer, 501 ijzer, 18,4 T = = 272,.. T = ,.. = 299,.. = 00 C vla Te laag. Het lkje ijzer is al iets afgekeld, dus wat warte kwijt, als het in het water gedpeld wrdt. De teperatuurstijging van het water is niet z hg als hij znder dat verlies had kunnen zijn. 25 a Via de gevel: 500 (20 4) = 8000 kj/h Via de gangwand: 00 (20 1) = 1200 kj/h Saen: 9200 kj/h = 9,2 10 kj/h r is geen teperatuurverschil et de lkalen aan de andere kant van die wanden, dus is er daar geen warteverlies. 15 C 00 C 9,2 MJ/h c d 9,2 10 J verlies = = 2, W 00 s = = 2,510 W leerlingen De teperatuurt lijft cnstant als + = kachel leerlingen verlies kachel kachel + 2,5 10 = 2, = 0, = 5 W Hger Dr de ventilatie zal k warte uit het lkaal verdwijnen et de luchtstr. 2 - t = c T = 4, = 4, kg V = 4, L 4, L 5 W

7 Stevin hav deel 2 Uitwerkingen hfdstuk 2 Warte ( ) agina 7 van 7 Tets 1 War grndwater a = ρ V = 0, ,00 = 998 kg z = g h = 998 9, = 29, = 29,4 10 J Maar de dichtheid in Binas geldt ij 20 C. Bij 100 C zal de dichtheid wat kleiner zijn. Daar afrnden p 29 MJ. 29 MJ =c T = 4, =, J, 10 8 J c 8 nuttig = =, 10 J z η in = z in = = 4, J η 0,85 8 nuttig, 10 2 η = = 9,7.. = 9,7 = 9,7 10 % in 4, , % 2 Islatie a er eter = 40 d T = 40 0,014 (55 10) = 25,2 W Vr wrdt dat 25,2 = 151,..= W d = = 54 = 40 0,054 (1 10) = 8,8.. = 9 W c esparing = 151,.. 8,8.. = 112,.. W t = 1 aand 0, = 2,.. 10 s esparing esparing 8 8 = t = 112,.. 2,.. 10 = 2, =,0 10 J 1, W 9 W, J nergie en warte a Het zu waar kunnen zijn. De kinetische energie van de glven wrdt gezet in warte. Maar f dat vldende is een verhgde teperatuur p te erken...? = engsel engsel = alc alc + water water alc ρalc Valc 0, g water = ρwater Vwater = 0, = 99,8 g C c c c = = = c ( ,8) = 2, ,18 99,8 engsel c 179,8 = 11,.. c =,40.. =,4 J/g K =, 4 10 J/kg K engsel engsel c c T engsel, = =, ,8 (2 15) = 489,.. = 4,9 10 J 4,9 kj