Warmteleer en transport. CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie.

Transcriptie

1 Auteur Bart Nijland Laatst gewijzigd 04 January 2016 Licentie CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie Webadres Dit lesmateriaal is gemaakt met Wikiwijsleermiddelenplein. Wikiwijsleermiddelenplein is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, vergelijkt, maakt en deelt. Stel zo voor iedere onderwijssituatie de optimale leermiddelenmix samen.

2 Inhoudsopgave Warmteleer Temperatuur Temperatuurschaal van Fahrenheit Temperatuurschaal van Kelvin Bimetaalthermometer Verbranding Verbranding Volledige verbranding Onvolledige verbranding Verbranding in je lichaam Tussentoets Lineaire uitzetting Opdracht 1 Warmtetransport Warmtegeleiding Warmtestroming Warmtestraling Alles begrepen? Tussentoets Isolatie Isolatie Spouwmuur Isolatieglas Radiatorfolie Tussentoets Bereken de warmteoverdracht Warmteverlies Kleiner of groter Warmteoverdracht - berekening Tussentoets Diagnostische toets Tabellenboek Berekening van de U-waarde - Extra stof! Over dit lesmateriaal Pagina 1

3 Warmteleer De komende lessen ga je je bezig houden met warmteleer en warmtetransport. Vanzelf kom je dan ook in aanraking met warmteverlies en het tegengaan ervan. De inhoud bestaat uit: Warmteleer Verbranding Warmtetransport (+demo) Isolatie (+demo) Bereken de warmteoverdracht Ben je eerder klaar, verdiep je dan in de "Berekening van de U-waarde". Temperatuur Om aan te geven hoe warm het buiten is, gebruik je de temperatuur. De temperatuur meet je met een thermometer. Temperatuur wordt vaak gemeten in graden Celsius (?C). De temperatuur van smeltend ijs is 0?C (graden Celsius) en die van kokend water is 100?C. Een bekende thermometer is de vloeistofthermometer. Een vloeistofthermometer betsaat uit een vloeistofreservoir gevuld met een gekleurde vloeistof, een dunne glazen buis (het capillair) en een schaalverdeling. Een vloeistofthermometer maakt gebruik van het principe dat als de temeratuur stijgt een vloeistof uitzet. Als de temperatuur stijgt, zet de vloeistof in het reservoir uit en stijgt de vloeistof in het capillair. Hoe maken ze een thermometer? Pagina 2

4 Reservoir in het ijs zetten, de hoogte van de vloeistof geeft 0? C aan (ijkpunt 1). Reservoir in kokend water hangen en dan geeft de hoogte van de vloeistof 100?C aan (ijkpunt 2). De ruimte tussen de 0 en 100 verdeel je in 100 gelijke delen. Klaar. Temperatuurschaal van Fahrenheit Op het plaatje zie je naast?c ook?f. De F van Fahrenheit, een andere temperatuuschaal, veelgebruikt in de Verenigde Staten. De Fahrenheitschaal heeft eveneens als ijkpunten de temperatuur van smeltend ijs (maar dan 32 in plaats van 0) en de damp van kokend water (212 in plaats van 100). De ruimte hiertussen wordt in 180 gelijke delen ingedeeld. Met deze formule kun je temperaturen omrekenen: T?F = 1,8 T?C + 32 Berekeningen met?c en?f Op de Amerikaanse internet radiozender hebben ze het bij de weersverwachting over "a cool 41 degrees". Maar dat is natuurlijk in graden Fahrenheit. Hoe cool is het daar in?c? (in hele graden) Het is daar?c. En als het hier 20?C is, dan is het daar?f Temperatuurschaal van Kelvin Pagina 3

5 Temperatuurschaal van Kelvin De temperatuur van een stof heeft invloed op de snelheid waarmee moleculen in een stof bewegen. Als de temperatuur daalt, neemt de bewegingssnelheid van de moleculen af. Als de temperatuur laag genoeg is, zullen uiteindelijk alle moleculen stil staan. Deze temperatuur wordt het absolute nulpunt genoemd en ligt bij -273?C. De temperatuurschaal van Kelvin begint bij het absolute nulpunt. Er geldt 0 K = -273?C. Kelvin kent dus geen negatieve temperaturen. Verder is de schaalverdeling bij Kelvin gelijk aan de schaalverdeling bij Celsius, er geldt: temperatuur K = temperatuur?c De temperatuur van smeltend ijs is 273 K. De temperatuur van kokend water is 373 K. Bimetaalthermometer Pagina 4

6 Een bimetaal-thermometer werkt met twee metalen die op elkaar worden geplakt, zoals in de tekening hiernaast. Dat noem je dan een bimetaal. Als de temperatuur stijgt, zet het ene metaal sterker uit dan het andere. Daardoor trekt het bimetaal krom. Aan het bimetaal kun je een wijzer bevestigen. Op de foto hiernaast zie je de binnenkant van de thermometer hieronder: hij werkt met een bimetaal! Bimetaal thermometer Welk metaal van de bimetaal thermometer zet het meest uit bij verwarming? a. het blauwe b. het bruine Pagina 5

7 Verbranding Verbranding Verbranding is een scheikundige reactie van een brandstof met zuurstof. De ontbrandingstemperatuur van een brandstof is de laagste temperatuur waarbij een stof in brand vliegt. Brandstoffen kun je onderdverdelen in: fossiele brandstoffen? als aardgas, aardolie, benzine en steenkool niet-fossiele brandstoffen? als hout, papier en biomassa? Bij een verbranding komt warmte vrij. Warmte is een vorm van energie. Volledige verbranding Pagina 6

8 Onvolledige verbranding Verbranding in je lichaam Ook in je lichaam vindt verbranding plaats. In je lichaam worden voedingsstoffen omgezet in energie. Energie die benut wordt voor het leveren van arbeid en kracht, voor het op temperatuur houden van je lichaam of voor het groeien. Hou je energie over? Geen probleem, dat wordt opgeslagen in de vorm van vet. Pagina 7

9 Tussentoets Tussentoets Verbranding kn.nu/83mxg Je krijgt een paar vragen over hetgeen je net bekeken hebt. Om verder te kunnen moet je alle vragen goed beantwoorden. Fossiele brandstoffen Brandstoffen kun je onderverdelen in fossiele en niet-fossiele brandstoffen. Welke van de volgende brandstoffen zijn fossiele brandstoffen? a. Biomassa b. Steenkool c. Aardolie d. Hout e. Aardgas Sleep het juiste woord etc... In de tekst ontbreken enkele woorden, deze staan naast de tekst. Sleep ze naar de juiste plek! Ook in je lichaam vindt plaats: worden omgezet in warmte en. Op de verpakking van etenswaren staat de per 100 g of 100 ml vermeld. Pagina 8

10 De hoeveelheid energie die het product bevat, is aangegeven in of (kilo)calorieen. Beschikbare keuzes: kilojoules, verbranding, energie, voedingswaarde, voedingsstoffen Waar of niet waar Vink aan welke stellingen waar zijn. a. Atomen zijn opgebouwd uit moleculen b. Bij een verbranding reageren moleculen van een brandstof met koolstofdioxidemoleculen uit de lucht. c. De moleculen van bijna alle brandstoffen bevatten koolstofatomen en waterstofatomen. d. Bij een volledige verbranding ontstaat koolstofmonoxide. e. Bij een verbranding met te weinig zuurstof zijn de vlammen geel. Lineaire uitzetting Staal zet uit bij warmte. Hoeveel hoger is de Eiffeltoren in de zomer ten opzichte van hartje winter? In je tabelenboek (tabel 11.5 en 16.2) vind je uitzettingscoëfficiënt voor verschillende materialen. Wat betekent dat? Wikipedia: Pagina 9

11 De eenheid van is per graad temperatuurstijging. De lineaire uitzettingscoëfficiënt geeft aan hoeveel een materiaal uitzet bij een temperatuurstijging van 1 (Kelvin of?c). Voor metaal staat in tabel 16.2: 12 x Wat is 10-6? Machten 103 = = meter 102 = = 100 meter 101 = 10 meter 100 = 1 meter (telkens delen door 10!) 10-1 = 1/10 meter = 1 decimeter 10-2 = 1/(10.10) meter = 1 centimeter enz. enz noemen we 1 micrometer, 1 miljoen micrometer = 1 meter. De eifeltoren is 317 meter hoog, dus wordt hij ( ) 3804 micrometer groter bij elke graad temperatuurstijging (0, meter). Zeg dat er ongeveer 30 graden verschil in zomer- en wintertemperatuur is, dan wordt het lengteverschil (30x3804) micrometer. Dat lijkt veel, maar dat is gelijk aan 0,11 meter oftewel 11 cm. Opdracht 1 Nieuwe spoorbrug gezien vanaf de IJssel, kijkende richting het oosten (stroomopwaarts). Rechts Gelderland, links Overijssel. Een dilatatievoeg is een voeg die als functie heeft het uitzetten en krimpen van materialen, ook wel werking genoemd, op te vangen. Zo wordt voorkomen dat materialen scheuren door deze geïntroduceerde spanningen. De vorm en afmetingen van de dilatatievoeg zijn afhankelijk van de grootte en het soort belasting, de gewenste waterdichtheid alsmede maximale verticale en horizontale bewegingen van de voeg. Pagina 10

12 Dilatatievoeg in een brug, om schade te voorkomen bij thermische uitzetting. Metalen hebben over het algemeen een hoge uitzettingscoëfficiënt. Een veel voorkomende oorzaak van het krimpen en uitzetten van materiaal is de afwisseling van dag- en nachttemperatuur of zomerhitte en winterkou. Bij de Hanzeboog, een spoorbrug over de IJssel bij Zwolle, die gebouwd is met één vast punt op de linkeroever en bestaat uit een ongeveer 1 kilometer lang stalen frame, zit aan de Zwolse kant van de brug een dilatatievoeg, ook wel compensatieinrichting genoemd, die een lengteverschil van bijna... Bereken hoe groot deze voeg zijn moet. Ga uit van -10?C in een koude nacht en 35?C tijdens de warmste dag. Werk deze opdracht uit in je schrift of map. Extra vraag: heeft het invloed als de brug vol in de zon staat? Pagina 11

13 Warmtetransport Warmte verplaatst zich van de ene plaats naar een andere plaats als er tussen de twee plaatsen sprake is van een temperatuurverschil. Warmtetransport gaat van een plaats met een hogere temperatuur naar een plaats met een lagere temperatuur. Warmte overdracht kan op drie manieren plaatsvinden: door geleiding, door stroming en door straling. Metalen en alliages (mengsels van metalen) geleiden warmte goed: de warmte wordt langzaam door het voorwerp verspreidt. De meeste andere vaste stoffen en vloeistoffen zijn slechte warmtegeleiders, gassen zijn zelfs zeer slechte warmtegeleiders. Stoffen die slecht warmte geleiden zijn juist goede warmte-isolatoren. Bekijk dit filmpje... Brand je je vinger......dan kun je die vinger beter in je haar stoppen dan naar de kraan te rennen en daar te koelen. a. WAAR b. NIET WAAR Warmtegeleiding Bij warmtetransport door geleiding (ook wel conductie genoemd) verplaatst de warmte zich door de stof heen. De warmte wordt door de moleculen van de stof aan elkaar doorgegeven. Conductie vindt vooral plaats via de fundering en het skelet van een gebouw. Een stof die de warmte niet goed geleid, noem je een isolator. Plastic en hout zijn voorbeelden van isolatoren. De warmtegeleiding van elk bouwmateriaal wordt uitgedrukt in W/mK. Hoe lager de warmtegeleiding van een materiaal, des te beter de isolatie-eigenschappen. Materiaal Pagina 12 Warmtegeleiding, W/mK

14 Koper 372 Aluminium 204 Staal 52 Water Haar 0.35 (afhankelijk van o.a. dikte) Hout Steenwol Lucht Tabel: Warmtegeleiding van geselecteerde materialen bij kamertemperatuur / 11.6 uit TB Warmtestroming Gassen en vloeistoffen geleiden dan wel slecht warmte, maar ze kunnen wel door stroming warmte verplaatsen. Als vloeistoffen/gassen verwarmd worden, zetten ze uit waardoor de dichtheid kleiner wordt. Daardoor stijgen ze op, waarna ze weer afkoelen en weer dalen. Hierdoor krijg je een circulatie. Warmtestroming door een gas zie je bij de verwarming van een woning. Lucht wordt verwarmd door de radiator, zet daardoor uit, wordt lichter en stijgt op. Dit zuigt meteen de lucht vanaf de vloer aan en veroorzaakt zo circulatie. Bekijk dit filmpje waarin stroming gedemonstreerd wordt. Bekijk het volgende filmpje als je nog wat proefjes zien wilt. Warmtestraling Pagina 13

15 De bekendste bron van straling... Elk voorwerp zendt straling uit: hoe hoger het temperatuurverschil tussen voorwerp en omgeving, des te meer straling het voorwerp uitzendt. Als straling op een voorwerp valt wordt de straling omgezet in kinetische energie: de moleculen gaan sneller trillen. Hierdoor stijgt de temperatuur en zet het voorwerp uit. Bij de centrale verwarming wordt van zowel stroming als straling gebruik gemaakt. Bij de verbranding van gas komt straling vrij die zijn energie aan het water afgeeft. Dit water stroomt naar de radiatoren, die de warmte weer uitstralen. Door deze verwarming ontstaat er in de ruimte waar de radiator zicht bevindt automatisch weer circulatie. Luchtstroming. Waar of niet waar? Wow! Geven die GSM's zoveel straling af dat...? a. WAAR b. NIET WAAR Alles begrepen? Paashaas In dit filmpje komen de 3 vormen van warmtetransport voor. In welke volgorde? Zet ze in de getoonde volgorde. Pagina 14

16 a. Geleiding b. Stroming c. Straling Tussentoets Tussentoets Warmtetransport kn.nu/5k36u Vier vragen om te zien of je een en ander begrepen hebt. Vraag 1 Met welke vorm van warmtetransport heb je te maken als de warmte zich door de stof heen verplaatst? De moleculen geven de warmte aan elkaar door. a. Stroming b. Geleiding c. Straling Vraag 2 Met welke vorm van wamtetransport heb je te maken als een voorwerp warmer is dan zijn omgeving en daardoor de warmte afgeeft aan de omgeving? a. Stroming b. Geleiding c. Straling Vraag 3 Met welke vorm van wamtetransport heb je te maken als een gas of vloeistof zich verplaatst en de warmte met zich meeneemt? a. Straling b. Geleiding c. Stroming Waar of niet waar Je krijgt 4 stellingen. Zijn ze waar of niet waar? Klik op WAAR of NIETWAAR. Warmtetransport gaat van een plaats met een hogere temperatuur naar een plaats met een lagere temperatuur. (WAAR / NIETWAAR) Plastics en hout zijn voorbeelden van goede warmtegeleiders. (WAAR / NIETWAAR) Pagina 15

17 Een isolator is een stof die de warmte niet goed geleid. (WAAR / NIETWAAR) Lichtgekleurde voorwerpen nemen warmte sneller op dan donkere voorwerpen. ( WAAR / NIETWAAR) Pagina 16

18 Isolatie Isolatie Onder na-isolatie wordt het isoleren van bestaande gebouwen verstaan. Een stof die warmte niet goed geleid of doorgeeft noem je een warmte-isolator. Voorbeelden van goede warmte-isolatoren zijn plastic, hout, textiel, steenwol en stilstaande lucht. Een goede isolatie is belangrijk om je huis goed(koop) warm te houden. Voorbeelden van isolatiemaatregelen zijn: spouwmuurisolatie isolatieglas radiatorfolie. Wamte-isolatie werkt twee kanten op. In de winter houd je de warmte langer binnen en in de zomer hou je de warmte langer buiten. Spouwmuur Isolatieglas Pagina 17

19 Radiatorfolie Tussentoets Tussentoets Isolatie kn.nu/r9f0w Twee vragen, als je ze goed beantwoordt kun je weer verder... Vraag 1 Een stof die warmte niet goed transporteert, noem je een isolator. Welke van de volgende stoffen zijn goede warmte-isolatoren? Klik op WAAR of NIETWAAR (of je het goed hebt zie je na de 2e vraag). IJzer WAAR of NIETWAAR Hout WAAR of NIETWAAR Steenwol WAAR of NIETWAAR Pagina 18

20 Koper WAAR of NIETWAAR Stilstaande lucht WAAR of NIETWAAR Textiel WAAR of NIETWAAR Vraag 2 Combineer het onderdeel van het huis met de isolatie-maatregel die daarbij past. 1. muren 2. ramen 3. verwarming 4. deuren a. dubbelglas plaatsen b. radiatorfolie aanbrengen c. tochtstrips plaatsen d. spouw met steenwol vullen Pagina 19

21 Bereken de warmteoverdracht Warmteverlies Vier factoren die het warmteverlies bepalen. Warmteverlies bij een ongeïsoleerd huis. Hoeveel warmte er verdwijnt door een bepaalde oppervlakte, bijvoorbeeld een muur, is afhankelijk van 4 factoren. Hieronder staat vier keer een situatie beschreven waar één van de factoren bij hoort. Slepen! : Als het buiten 2 graden is en binnen 20 graden, dan is het warmtetransport groter, dan wanneer het buiten 15 graden is en binnen 20 graden. : Een oppervlakte van kunststof laat de warmte minder makkelijk door, dan een oppervlakte van metaal. : Een grote ruit laat de warmte makkelijker door, dan een klein raampje. : Als ik twee dezelfde oppervlakten achter elkaar plak, dan gaat de warmte er minder makkelijk doorheen. Beschikbare keuzes: Materiaaldikte, Warmtegeleidingscoëfficiënt, Oppervlakte, Temperatuurverschil Kleiner of groter Wil je een huis isoleren, dan wil je de warmteoverdracht zoveel mogelijk beperken. Zorgen de volgende variabelen ervoor dat de warmte-overdracht groter of kleiner wordt? Klik op 'kleiner' of 'groter'. Pagina 20

22 Als de oppervlakte A groter wordt, wordt de warmte-overdracht kleiner / groter Als de de tijd t groter wordt, dan wordt de warmte-overdracht kleiner / groter Als het temperatuurverschil?t groter wordt, wordt de warmte-overdracht kleiner / groter Als de warmtegeleidingscoëfficiënt - de U-waarde - groter wordt, dan wordt de warmte-overdracht dan kleiner / groter Warmteoverdracht - berekening Voor de warmteoverdracht (Q) geldt de volgende formule (schrijf hem erbij op blz. 218 van je tabellenboek): Image not found or type unknown Q in Joule (J) A in m2 t in seconden?t in?c U in W/m2K, of in woorden: hoeveel warmte verdwijnt er... per seconde door een oppervlak van 1 m2 bij een temperatuurverschil van 1 oc? Dat is de U-waarde. Voorbeeld: Bereken de warmteoverdracht die plaatsvindt in 1 minuut door een raam van 1,50 bij 2,00 meter. 2 Buiten is het 6?C, binnen is het 19?C. De U-waarde bedraagt 4,5 W/m K. Op helen afronden. a. 176 Joule b Joule c Joule d Joule Tussentoets Oefenstof kn.nu/4g7re Pagina 21

23 Deze vragen maak je om te oefenen met de aangeboden stof. Vraag 1 2 Een ruit van enkel glas heeft een oppervlakte van 3 m. De kamertemperatuur is 19?C, buiten is het 5?C. Bereken het warmteverlies per uur. De warmtegeleidings- of doorgangscoëfficiënt haal je uit tabel op blz. 228 van je tabellenboek. Geef je antwoord in Joule, op helen afronden Het verlies per uur is : Joule. Vraag Een dubbelglasconstructie met een HR++ ruit van 6 m met een U-waarde van 1,1 W/m K. Bereken het warmteverlies per etmaal. Kamertemperatuur 22?C, buitentemperatuur 6?C. 6 Geef het antwoord in MegaJoule (= 10 Joule), afronden op 3 decimalen. Het verlies per etmaal bedraagt MJ Vraag 3 2 Een hardboard-plaat (vezelplaat) met een U-waarde van 3,7 en een oppervlakte van 20 m laat per uur 3,6 MJ warmte door. Bereken het verschil in temperatuur aan weerszijden van deze plaat. Op 1 decimaal nauwkeurig.?t =?C Pagina 22

24 Diagnostische toets Diagnostische toets kn.nu/4ga87 Hier volgen een aantal vragen. Om ze te beantwoorden mag je gebruik maken van je tabellenboek. Tip: schrijf de formule voor warmteoverdracht in je tabellenboek op blz. 219! Vraag 1 In New York is het 100?F. Geef de temperatuur in?c. Rond af op 1 decimaal. T?F = 1,8 T?C + 32?C Vraag 2 Gegeven deze opgave van de fabrikant: Materiaal Baksteenmetselwerk Uitzettingscoëfficiënt (m/(m.k) 6 x 10-6 Hoeveel cm uitzetting verwacht je bij een gevel van 12 meter? Temperatuur bij uitvoering (bouw) 5?C, temperatuur in zon in zomer 55?C. Uitzetting bedraagt mm. Vraag 3 Je hebt in de les (of in een van de filmpjes) kunnen zien hoe de smeltsnelheid van een ijsblokje afhangt van het materiaal waar het op ligt. Zet in de juiste volgorde, waarop zal het blokje het snelst smelten en waar het langzaamst? Snelst - Minder snel - Vrij traag - Langzaamst - Pagina 23

25 Beschikbare keuzes: koper, gipsplaat, baksteen, ijzer Vraag 4 Hoeveel kj gaat er per dag door een ruit van 1,6 bij 3 meter? Gemiddelde buitentemperatuur is 5?, binnen is het 19?C. De ruit is de best geisoleerde ruit van tabel Op helen afronden. Dat is kj Daarvoor verbrand je kg hout. (zie tabel 2,3,3. Afronden op 2 decimalen) Pagina 24

26 Tabellenboek Uit het tabellenboek kun je de volgende tabellen gebruiken: Verbrandingswarmte Linaire uitzettingscoëfficiënten van materialen Warmtegeleidingscoëfficiënt Warmtedoorgangscoëfficiënt van beglazing Er zijn er vast nog meer. Blader je boek eens door, vanaf bladzijde 217, bouwfysica. Pagina 25

27 Berekening van de U-waarde - Extra stof! Je hebt net berekeningen gemaakt met de U-waarde, de warmtedoorgangscoëfficiënt. Deze valt ook weer te berekenen. De doorgang is namelijk het omgekeerde van de weerstand tegen die doorgang. Rc = de totale thermische weerstand van een constructie (c), de som van de overgangs- (RS1 en RS2 ) en materiaallaagweerstanden (Rm). Rc = RS1 + Rm + RS2 Voorbeeld: Een glasruit van 5 mm dikte heeft een oppervlakte van 3 m2. De kamertemperatuur is 19?C, de buitentemperatuur bedraagt -3?C. Bereken het warmteverlies per uur. Oplossing: Eerst moeten we de warmtedoorgangscoëfficiënt berekenen. Rc = RS1 + Rm + RS2 (in tabel 11.1 op blz. 217 zie je dat RS1 = warmteovergang binnenzijde, Rm =warmteovergang materiaal en RS2 = warmteovergang buitenzijde.) RS1 = 1/5 (5 is het gemiddelde van 2 en 8) RS2= 1/5 (55 is het gemiddelde van 10 en 100) Rm = 0,005 / 0,8 (zie tabel 11.6, 4e regel van onder) Rc = 1/5 + 0,005/0,8 + 1/55 = 0, m2k/w Q = A. t.?t. U = ( ). 4, = , = J = 1,059 MJ. Pagina 26

28 Antwoorden Berekeningen met?c en?f Op de Amerikaanse internet radiozender hebben ze het bij de weersverwachting over "a cool 41 degrees". Maar dat is natuurlijk in graden Fahrenheit. Hoe cool is het daar in?c? (in hele graden) Het is daar?c. En als het hier 20?C is, dan is het daar?f Juist antwoord: Op de Amerikaanse internet radiozender hebben ze het bij de weersverwachting over "a cool 41 degrees". Maar dat is natuurlijk in graden Fahrenheit. Hoe cool is het daar in?c? (in hele graden) Het is daar 5?C. En als het hier 20?C is, dan is het daar 68?F Bimetaal thermometer Welk metaal van de bimetaal thermometer zet het meest uit bij verwarming? 1. het blauwe 2. het bruine Antwoorden: Tussentoets Verbranding Fossiele brandstoffen Brandstoffen kun je onderverdelen in fossiele en niet-fossiele brandstoffen. Welke van de volgende brandstoffen zijn fossiele brandstoffen? 1. Biomassa (1 punten) 2. Steenkool (1 punten) 3. Aardolie (1 punten) 4. Hout (1 punten) 5. Aardgas (1 punten) Aantal punten juist antwoord: 3 Sleep het juiste woord etc... In de tekst ontbreken enkele woorden, deze staan naast de tekst. Sleep ze naar de juiste plek! Pagina 27

29 Ook in je lichaam vindt verbranding plaats: voedingsstoffen worden omgezet in warmte en energie. Op de verpakking van etenswaren staat de voedingswaarde per 100 g of 100 ml vermeld. De hoeveelheid energie die het product bevat, is aangegeven in kilojoules of (kilo)calorieen. Aantal punten juist antwoord: 5 Waar of niet waar Vink aan welke stellingen waar zijn. 1. Atomen zijn opgebouwd uit moleculen (1 punten) 2. Bij een verbranding reageren moleculen van een brandstof met koolstofdioxidemoleculen uit de lucht. (1 punten) 3. De moleculen van bijna alle brandstoffen bevatten koolstofatomen en waterstofatomen. (1 punten) 4. Bij een volledige verbranding ontstaat koolstofmonoxide. (1 punten) 5. Bij een verbranding met te weinig zuurstof zijn de vlammen geel. (0 punten) Aantal punten juist antwoord: 1 Brand je je vinger......dan kun je die vinger beter in je haar stoppen dan naar de kraan te rennen en daar te koelen. 1. WAAR Voordat je bij de kraan bent is de blaar er al. Je haar geleid ook prima warmte. 2. NIET WAAR Voordat je bij de kraan bent is de blaar er al. Je haar geleid ook prima warmte. Waar of niet waar? Wow! Geven die GSM's zoveel straling af dat...? 1. WAAR Geloof je deze ook? Kijk naar 2. NIET WAAR Klopt. Filmpje was gemaakt in opdracht van een fabrikant van headsets... Pagina 28

30 Paashaas In dit filmpje komen de 3 vormen van warmtetransport voor. In welke volgorde? Zet ze in de getoonde volgorde a: Geleiding 2. c: Straling 3. b: Stroming Antwoorden: Tussentoets Warmtetransport Uitslag Onvoldoende (0 tot 5 punten) Bekijk het filmpje met de rode ballen nog een keer en probeer het dan nog eens. Voldoende (5 tot 7 punten) Goed gedaan, maar eigenlijk moet je alles goed hebben. Kijk bij het overzicht even terug wat je fout hebt gedaan en daarna kun je verder. Perfect (7 tot 7 punten) Alles goed! Vragen en antwoorden in deze categorie Vraag 1 Met welke vorm van warmtetransport heb je te maken als de warmte zich door de stof heen verplaatst? De moleculen geven de warmte aan elkaar door. 1. Stroming (0 punten) 2. Geleiding (1 punten) 3. Straling (0 punten) Waarde: 1 punten Vraag 2 Pagina 29

31 Met welke vorm van wamtetransport heb je te maken als een voorwerp warmer is dan zijn omgeving en daardoor de warmte afgeeft aan de omgeving? 1. Stroming (0 punten) 2. Geleiding (0 punten) 3. Straling (1 punten) Waarde: 1 punten Vraag 3 Met welke vorm van wamtetransport heb je te maken als een gas of vloeistof zich verplaatst en de warmte met zich meeneemt? 1. Straling (0 punten) 2. Geleiding (0 punten) 3. Stroming (1 punten) Waarde: 1 punten Waar of niet waar Je krijgt 4 stellingen. Zijn ze waar of niet waar? Klik op WAAR of NIETWAAR. Warmtetransport gaat van een plaats met een hogere temperatuur naar een plaats met een lagere temperatuur. ( WAAR / NIETWAAR) Plastics en hout zijn voorbeelden van goede warmtegeleiders. (WAAR / NIETWAAR ) Een isolator is een stof die de warmte niet goed geleid. ( WAAR / NIETWAAR) Lichtgekleurde voorwerpen nemen warmte sneller op dan donkere voorwerpen. ( WAAR / NIETWAAR ) Waarde: 4 punten Nieuwe Categorie Nieuwe feedback (0 tot 0 punten) Feedback Nieuwe feedback (0 tot 0 punten) Feedback Vragen en antwoorden in deze categorie Pagina 30

32 Antwoorden: Tussentoets Isolatie Nieuwe Categorie Mmmmm, kan beter (0 tot 9 punten) Je weet nog niet alles. Kijk even terug wat je fout deed. Prima (9 tot 10 punten) Jij weet genoeg hier over. Ga door. Vragen en antwoorden in deze categorie Vraag 2 Combineer het onderdeel van het huis met de isolatie-maatregel die daarbij past. 1. d 2. a 3. b 4. c Waarde: 4 punten Vraag 1 Een stof die warmte niet goed transporteert, noem je een isolator. Welke van de volgende stoffen zijn goede warmte-isolatoren? Klik op WAAR of NIETWAAR (of je het goed hebt zie je na de 2e vraag). IJzer WAAR of NIETWAAR Hout WAAR of NIETWAAR Steenwol WAAR of NIETWAAR Koper WAAR of NIETWAAR Stilstaande lucht WAAR of NIETWAAR Textiel WAAR of NIETWAAR Waarde: 6 punten Vier factoren die het warmteverlies bepalen. Pagina 31

33 Warmteverlies bij een ongeïsoleerd huis. Hoeveel warmte er verdwijnt door een bepaalde oppervlakte, bijvoorbeeld een muur, is afhankelijk van 4 factoren. Hieronder staat vier keer een situatie beschreven waar één van de factoren bij hoort. Slepen! Temperatuurverschil : Als het buiten 2 graden is en binnen 20 graden, dan is het warmtetransport groter, dan wanneer het buiten 15 graden is en binnen 20 graden. Warmtegeleidingscoëfficiënt : Een oppervlakte van kunststof laat de warmte minder makkelijk door, dan een oppervlakte van metaal. Oppervlakte : Een grote ruit laat de warmte makkelijker door, dan een klein raampje. Materiaaldikte : Als ik twee dezelfde oppervlakten achter elkaar plak, dan gaat de warmte er minder makkelijk doorheen. Wil je een huis isoleren, dan wil je de warmteoverdracht zoveel mogelijk beperken. Zorgen de volgende variabelen ervoor dat de warmte-overdracht groter of kleiner wordt? Klik op 'kleiner' of 'groter'. Als de oppervlakte A groter wordt, wordt de warmte-overdracht kleiner / groter Als de de tijd t groter wordt, dan wordt de warmte-overdracht kleiner / groter Als het temperatuurverschil?t groter wordt, wordt de warmte-overdracht kleiner / groter Als de warmtegeleidingscoëfficiënt - de U-waarde - groter wordt, dan wordt de warmte-overdracht dan kleiner / groter Voorbeeld: Pagina 32

34 Bereken de warmteoverdracht die plaatsvindt in 1 minuut door een raam van 1,50 bij 2,00 meter. 2 Buiten is het 6?C, binnen is het 19?C. De U-waarde bedraagt 4,5 W/m K. Op helen afronden Joule Je moet de tijd nemen per seconde! Joule Joule De oppervlakte is 3 m Joule 2 De oppervlakte is 3 m! Antwoorden: Oefenstof Vraag 1 2 Een ruit van enkel glas heeft een oppervlakte van 3 m. De kamertemperatuur is 19?C, buiten is het 5?C. Bereken het warmteverlies per uur. De warmtegeleidings- of doorgangscoëfficiënt haal je uit tabel op blz. 228 van je tabellenboek. Geef je antwoord in Joule, op helen afronden Het verlies per uur is : Joule. Juist antwoord: 2 Een ruit van enkel glas heeft een oppervlakte van 3 m. De kamertemperatuur is 19?C, buiten is het 5?C. Bereken het warmteverlies per uur. De warmtegeleidings- of doorgangscoëfficiënt haal je uit tabel op blz. 228 van je tabellenboek. Geef je antwoord in Joule, op helen afronden Het verlies per uur is : (alternatieven: ) Joule. Aantal punten juist antwoord: 1 Vraag Een dubbelglasconstructie met een HR++ ruit van 6 m met een U-waarde van 1,1 W/m K. Bereken het warmteverlies per etmaal. Kamertemperatuur 22?C, buitentemperatuur 6?C. 6 Geef het antwoord in MegaJoule (= 10 Joule), afronden op 3 decimalen. Pagina 33

35 Het verlies per etmaal bedraagt MJ Juist antwoord: 2 2 Een dubbelglasconstructie met een HR++ ruit van 6 m met een U-waarde van 1,1 W/m K. Bereken het warmteverlies per etmaal. Kamertemperatuur 22?C, buitentemperatuur 6?C. 6 Geef het antwoord in MegaJoule (= 10 Joule), afronden op 3 decimalen. Het verlies per etmaal bedraagt 9,124 MJ Aantal punten juist antwoord: 1 Vraag 3 2 Een hardboard-plaat (vezelplaat) met een U-waarde van 3,7 en een oppervlakte van 20 m laat per uur 3,6 MJ warmte door. Bereken het verschil in temperatuur aan weerszijden van deze plaat. Op 1 decimaal nauwkeurig.?t =?C Juist antwoord: 2 Een hardboard-plaat (vezelplaat) met een U-waarde van 3,7 en een oppervlakte van 20 m laat per uur 3,6 MJ warmte door. Bereken het verschil in temperatuur aan weerszijden van deze plaat. Op 1 decimaal nauwkeurig.?t = 13,5?C Aantal punten juist antwoord: 1 Antwoorden: Diagnostische toets Toets Je weet nog niet genoeg! (0 tot 9 punten) Pagina 34

36 Je weet nog niet genoeg! Heb je alle filmpjes bekeken? Niet alles goed, maar wel veel! (9 tot 13 punten) Kijk even terug waar het mis ging. Goed man! (13 tot 16 punten) Jij kunt achterover gaan leunen! Vragen en antwoorden in deze categorie Vraag 1 In New York is het 100?F. Geef de temperatuur in?c. Rond af op 1 decimaal. T?F = 1,8 T?C + 32?C Juist antwoord: In New York is het 100?F. Geef de temperatuur in?c. Rond af op 1 decimaal. T?F = 1,8 T?C ,8?C Waarde: 4 punten Vraag 2 Gegeven deze opgave van de fabrikant: Materiaal Baksteenmetselwerk Uitzettingscoëfficiënt (m/(m.k) 6 x 10-6 Hoeveel cm uitzetting verwacht je bij een gevel van 12 meter? Temperatuur bij uitvoering (bouw) 5?C, temperatuur in zon in zomer 55?C. Uitzetting bedraagt mm. Pagina 35

37 Juist antwoord: Gegeven deze opgave van de fabrikant: Materiaal Baksteenmetselwerk Uitzettingscoëfficiënt (m/(m.k) 6 x 10-6 Hoeveel cm uitzetting verwacht je bij een gevel van 12 meter? Temperatuur bij uitvoering (bouw) 5?C, temperatuur in zon in zomer 55?C. Uitzetting bedraagt 3,6 mm. Waarde: 4 punten Vraag 3 Je hebt in de les (of in een van de filmpjes) kunnen zien hoe de smeltsnelheid van een ijsblokje afhangt van het materiaal waar het op ligt. Zet in de juiste volgorde, waarop zal het blokje het snelst smelten en waar het langzaamst? Snelst - koper Minder snel - ijzer Vrij traag - baksteen Langzaamst - gipsplaat Waarde: 4 punten Vraag 4 Hoeveel kj gaat er per dag door een ruit van 1,6 bij 3 meter? Gemiddelde buitentemperatuur is 5?, binnen is het 19?C. De ruit is de best geisoleerde ruit van tabel Op helen afronden. Dat is kj Daarvoor verbrand je kg hout. (zie tabel 2,3,3. Afronden op 2 decimalen) Pagina 36

38 Juist antwoord: Hoeveel kj gaat er per dag door een ruit van 1,6 bij 3 meter? Gemiddelde buitentemperatuur is 5?, binnen is het 19?C. De ruit is de best geisoleerde ruit van tabel Op helen afronden. Dat is 8709 kj Daarvoor verbrand je 0,46 kg hout. (zie tabel 2,3,3. Afronden op 2 decimalen) Waarde: 4 punten Pagina 37

39 Over dit lesmateriaal Colofon Auteur Bart Nijland Laatst gewijzigd 04 January 2016 om 15:26 Licentie Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 3.0 Nederlands licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om: het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden. Meer informatie over de CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie Aanvullende informatie over dit lesmateriaal Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar: Leerniveau MBO, Niveau 3: Vakopleiding; Volwasseneneducatie, Niveau 4; MBO, Niveau 4: Middenkaderopleiding; Eindgebruiker leerling/student Moeilijkheidsgraad gemiddeld Studiebelasting 6 uur en 0 minuten Trefwoorden warmteoverdracht isolatie warmteverlies Pagina 38