3B H6 Energie en warmte

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo b
• Leerjaar 3

6.4 Temperatuur en moleculen

• IJs is een vaste stof. IJs bestaat uit watermoleculen.
• In ijs hebben alle moleculen een eigen, vaste plaats.
• De moleculen staan niet stil, ze trillen heen en weer.

phet.colorado.edu

phet.colorado.edu

Moleculen in een vloeistof

• Als de temperatuur stijgt zal het ijs smelten en wordt het vloeibaar.
• De moleculen in een vloeistof bewegen langs en door elkaar heen. Ze hebben geen vaste plaats
• De snelheid van sommige moleculen is zo groot dat ze uit de vloeistof kunnen ontsnappen. De vloeistof verdampt langzaam.

Moleculen in een gas

• Hoe hoger de temperatuur, hoe groter de snelheid van de moleculen en des te gemakkelijker ze uit de vloeistof zullen ontsnappen. 
• De moleculen van een gas bewegen los van elkaar door de ruimte waar het gas in zit

Fase-overgangen

• Voor smelten en verdampen is energie nodig. Deze twee fase-overgangen zijn aangegeven met een rode pijl.
• Als waterdamp condenseert en water wordt, dan komt er energie vrij. En als water stolt (bevriest) en ijs wordt, komt er ook energie vrij.

phet.colorado.edu

Temperatuur, tijd en energie

• Met een waterkoker kun je water verwarmen. Je voegt daardoor energie toe aan het water. Je ziet dan dat de temperatuur stijgt.
• Je kunt met de waterkoker ook minder water verwarmen. De hoeveelheid energie die je toevoert is gelijk. De temperatuur van het water stijgt dan sneller.

6.5 Warmte-transport

• Als warmte zich verplaatst, dan noem je dit warmtetransport.
• Warmtetransport door vaste stoffen vindt plaats door geleiding, zoals in het staal van de radiator.
• Warmtegeleiders geven warmte goed door. Metalen zijn goede warmtegeleiders.
• Alle andere stoffen geleiden warmte minder goed. Deze stoffen noem je isolatoren.

Instructie opgaven

Wat?                    Opgaven 1 tot en met 7

Hoe?                    Zelfstandig/alleen, boek blz 182

Hulp?                  Boek, blz 179 - 180

Tijd?                     5 minuten

Uitkomst?         Samen nakijken en verbeteren

Klaar?                  Verder met stroming

Stroming

• Een hete radiator geeft warmte af aan de lucht. De dichtheid van warme lucht is kleiner dan die van koude lucht. Daardoor stijgt de warme lucht op. De lucht in de kamer gaat door de hele kamer bewegen.
• Deze beweging van lucht noem je stroming. Warme lucht gaat omhoog en koude lucht zakt omlaag. Stroming gebeurt niet alleen in lucht, maar ook in vloeistoffen en andere gassen.
• Stroming is een soort warmtetransport.

Straling

• Als je je hand vlak bij een hete radiator houdt, voel je de warmte. De warmte verplaatst zich door straling van de radiator naar je hand.
• Elk voorwerp dat warmer is dan zijn omgeving straalt warmte uit. Die stralingswarmte noem je infrarode straling.
• Straling is een soort warmtetransport.

Instructie opgaven

Wat?                    Opgaven 8 tot en met 10

Hoe?                    Zelfstandig/alleen, boek blz 184 + 185

Hulp?                  Boek, blz 183

Tijd?                     3 minuten

Uitkomst?         Samen nakijken en verbeteren

Klaar?                  Verder met straling

Straling

• De warmte van de zon voel je ook door infrarode straling. Maar tussen de zon en de aarde zit veel lege ruimte. Er is daar niets, ook geen lucht.
• Dit noem je een vacuüm.
• Straling verplaatst zich dus ook als er geen lucht of een andere stof is.
• Voor straling is geen tussenstof nodig.

6.5 Warmte-transport

• Als warmte zich verplaatst, dan noem je dit warmtetransport.
• Warmtetransport door vaste stoffen vindt plaats door geleiding, zoals in het staal van de radiator.
• Warmtegeleiders geven warmte goed door. Metalen zijn goede warmtegeleiders.
• Alle andere stoffen geleiden warmte minder goed. Deze stoffen noem je isolatoren.

6.6 Isolatie

• Warmte die naar buiten verdwijnt, noem je warmteverlies. Warmteverlies ontstaat op drie manieren:
  
• Veel warmte gaat door de ramen en muren naar buiten door geleiding.
  
• Muren, ramen en daken die warmer zijn dan hun omgeving, stralen warmte uit. Zo verlaat warmte het huis ook door straling.
• Stromende lucht neemt warmte mee naar buiten. Lucht kan naar buiten stromen door kieren en door open ramen en deuren.

Isoleren

• Een goede manier om warmteverlies tegen te gaan, is isoleren. Isolatiemateriaal vermindert altijd één of meer soorten van warmtetransport.
• Je bespaart aardgas door warmteverlies tegen te gaan. Zo kun je geld besparen.

Instructie opgaven

Wat?                    Opgaven 1 tot en met 4

Hoe?                    Zelfstandig/alleen, boek blz 192

Hulp?                  Boek, blz 191

Tijd?                     3 minuten

Uitkomst?         Samen nakijken en verbeteren

Klaar?                  Verder met geleiding verminderen

Geleiding verminderen

• Lucht is een goede isolator. Lucht gaat warmteverlies door warmtegeleiding heel goed tegen. In goed isolerende isolatiematerialen zit altijd heel veel lucht.
•  In een spouwmuur wordt isolatiemateriaal verwerkt. De spouw is de ruimte tussen de binnenmuur en de buitenmuur. Door de isolatie verdwijnt minder warmte naar buiten.
• Warmteverlies door de ramen kun je tegengaan met dubbelglas.

Stroming verminderen

• Warmteverlies door stroming kun je ook tegengaan met tochtstrips.
• Met een tochtstrip plak je kieren bij ramen en deuren dicht.
• Hierdoor gaat de lucht in de kamer minder bewegen en verdwijnt minder warme lucht van binnen naar buiten.

Straling verminderen

• Een radiator die voor een muur hangt geeft zijn straling af aan de kamer, maar ook aan de muur. Hierdoor wordt niet alleen de kamer warm, maar ook de muur.
• Achter de radiator in is glimmende radiatorfolie geplakt. Hierdoor weerkaatst de folie de warmte de kamer in. De muur wordt zo veel minder warm en de kamer juist warmer.

U-waarde

• Verschillende isolatiematerialen hebben een verschillende U-waarde. De U-waarde geeft aan hoe goed een materiaal isoleert.
• Hoe lager de U-waarde, hoe beter het materiaal isoleert.