Les 5: thermische geleidbaarheid

H5.4 Thermische geleidbaarheid
1 / 26
next
Slide 1: Slide
NatuurkundeMiddelbare schoolhavoLeerjaar 4

This lesson contains 26 slides, with interactive quizzes, text slides and 1 video.

time-iconLesson duration is: 60 min

Items in this lesson

H5.4 Thermische geleidbaarheid

Slide 1 - Slide

Slide 2 - Video

Huiswerk
5.4 Thermische geleidbaarheid
Opgave 23, 24, 25, 26, 27

Slide 3 - Slide

Na deze les kun je:
  1. Het begrip warmtestroom uitleggen
  2. Het begrip thermische geleidbaarheid uitleggen
  3. Berekeningen met warmtestroom uitvoeren
  4. Berekeningen met thermische geleidbaarheid uitvoeren
  5. Principes van isolatie uitleggen en toepassen

Slide 4 - Slide

Warmtestroom
Energie die per tijdseenheid door een oppervlakte wegstroomt:

 


P      de warmtestroom in W (of J/s)
Q     de hoeveelheid verplaatste warmte in J
t       de verstreken tijd in s 


P=tQ

Slide 5 - Slide

Warmtestroom
Warmtestroom door een glazen ruit

 

Hoe groter de oppervlakte, hoe meer warmte er doorheen kan
Hoe groter de dikte, hoe moeilijker dat wordt
Hoe groter het temperatuurverschil, hoe meer stroming ontstaat



P=tQ
P=dAΔTλ
[λ]=m2KWm=mKW
warmtegeleidingscoëfficiënt = thermische geleidbaarheid

Slide 6 - Slide

Rekenen met warmtestroom




Warmtestroom (Q)                                     Watt (W)

Warmtegeleidingscoefficient (λ)        Watt per meter per Kelvin ((W/m)/K)

Oppervlakte (m)                                           Vierkante meters (m2)

Temperatuursverandering 
Temperatuurverschil* (ΔT)                     Kelvin (K) of graden Celsius (ºC)             *tussen beide zijden van het materiaal

Dikte van het materiaal (d)                      Meter (m)



P=λAdΔT

Slide 7 - Slide

Wanneer welke formule?
Als de temperatuur van een stof toe- of afneemt:



Als warmte door een oppervlak stroomt:
P=λAdΔT
Q=cmΔT
Q=cρVΔT

Slide 8 - Slide

Rekenvoorbeeld 1
Een kamer heeft vier grote ramen van 4,0 bij 2,0 meter. De ramen hebben een dikte van 2,0 cm. De thermostaat in de kamer staat ingesteld op 21 ºC en buiten vriest het 10 ºC.

Bereken de hoeveelheid energie die de verwarming per uur moet leveren om de temperatuur in de kamer op peil te houden. (We moeten evenveel warmte aan de kamer toevoegen als er de kamer verlaat door de ramen)
λ=0,93K(mW)
A=44,02,0=32m2
ΔT=21+10=31°C
P=λAdΔT
P=0,93320,0231=4,6104W
E=Pt=4,61046060=1,7108J

Slide 9 - Slide

Warmtestroom door een raam
  • Hoeveel energie verlies je door 2 ramen van 1,3m2 in een jaar met gemiddeld 15 graden temperatuurverschil? De ramen zijn van dubbel glas met 1,0 mm lucht 
  • (verwaarloos isolatie door glas t.o.v. lucht: reken hier alleen met lucht).
  • P = λ . A . ΔT / d        (met de waarden van lucht)
  • P = 24e-3 . 2,6 . 15 / 1,0e-3 = 9,36e2 W
  • Q = P . t
  • Q = 9,36e2 . 365.24.3600 = 2,95e10 = 3,0e10 J

Slide 10 - Slide

Isolatie

Slide 11 - Slide

werking spouwmuur
De spouw is de ruimte tussen de binnen en buitenmuur. In de spouw bevindt zich een luchtlaag. Lucht is gasvormig, dus daardoor vindt er geen warmtetransport plaats door geleiding. Echter kan de lucht toch een beetje stromen. Om ook deze vorm van warmtetransport tegen te gaan wordt gebruik gemaakt van isolatiemateriaal. Hierin zit stikstaande lucht gevangen. Soms heeft de buitenkant van het isolatiemateriaal ook een glimmende laag om ook straling tegen te gaan.

Slide 12 - Slide

Op welke manier is de formule voor de warmtestroom goed omgeschreven?

P=λAdΔT
A
A=λPdΔT
B
A=ΔTPdλ
C
A=PdλΔT
D
A=λΔTPd

Slide 13 - Quiz

een dikkere laag zal de warmtestroom
A
vergroten
B
verkleinen
C
niet beïnvloeden

Slide 14 - Quiz

Wat betekent soortelijke warmte?

Q=cmΔT
A
De warmte die bij een soort stof vrijkomt
B
De warmte die nodig is om een stof op te warmen
C
De warmte die nodig is om 1kg 1°C te laten stijgen
D
De warmte de nodig is om een stof 1°C te laten stijgen

Slide 15 - Quiz

Wat heeft GEEN invloed op de warmtestroom?
timer
1:00
A
Temperatuurverschil aan beide zijden van het materiaal.
B
Thermische geleidbaarheid (welk materiaal er gebruikt wordt).
C
Elasticiteit van het materiaal
D
Dikte van het materiaal.

Slide 16 - Quiz

Strikvraag: welke grootheid heeft GEEN invloed op de warmtestroom tussen twee voorwerpen?
A
temperatuurverschil
B
thermische geleidbaarheid
C
soortelijke warmte
D
ik weet het niet

Slide 17 - Quiz



Samenwerkend
leren

Slide 18 - Slide

Klas als team
20 minuten werken aan 
opgaven met de hele klas


  1. In totaal 7 opgeven uit het boek
  2. Elke opgave 2 blaadjes beschikbaar, je kunt dus elkaars werk controleren
  3. Schrijf uitwerken van sommen helemaal uit (GGFIRE!)
  4. Antwoord samengevat en zonder berekening op het bord
  5. Na 20 minuten gaan we de antwoorden controleren
  6. Minder dan 3 fouten, de klas wint!

Slide 19 - Slide

Klas als team
Opgave
Wie maken?
Wie controleren?
Antwoorden
23
24
25
26
27
28
29
timer
20:00

Slide 20 - Slide

Huiswerk
5.3 Soortelijke warmte
Opgave 16 t/m 22

Slide 21 - Slide

Hoe vond je de werkvorm
'de klas als team' gaan?
😒🙁😐🙂😃

Slide 22 - Poll

Wat vond je goed gaan?

Slide 23 - Open question

Wat vond je minder goed gaan?

Slide 24 - Open question

Heb je nog een tip voor
de werkvorm 'de klas als team'?

Slide 25 - Open question



Tot de volgende les!

Slide 26 - Slide