3. Warmtetransport

• Natuurkunde
• Middelbare school
• mavo
• Leerjaar 3

3. Warmtetransport

Ga rustig zitten op je plek.

Pak iPad, boek, pen op tafel, iPad in de LessonUp.

Planning

Eerste 10 minuten: herhalen rekenen uit paragraaf 1 en 2.

Dan: uitleg paragraaf 3 - warmtetransport.

Laatste 10/15 minuten: zelfstandig werken aan huiswerkopdrachten.

Zelf doen

Maak een uitgebreide uitwerking van deze rekenopgave. Schrijf alle stappen van G-FIRE op!

De nieuwe waterkoker van meneer Katerbarg heeft een vermogen van 3600 Watt. Om genoeg water te koken voor zijn Cup-a-Soupje, moet de waterkoker anderhalve minuut aan staan.

Hoeveel warmte heeft de waterkoker dan geleverd? Geef je antwoord in kilojoule.

Nakijken

Gegeven:

P = 3600 Watt

t = 90 seconden

Gevraagd: Q in kilojoule

Formule: Q = P x t (1 punt voor de juiste formule)

Invullen: Q = 3600 W x 90 sec = 324000 Joule (1 punt voor de juiste uitkomst)

Omrekenen: 324000 / 1000 = 324 kJ (1 punt voor de juiste omrekening, 1 punt voor de juiste eenheid)

Zelf doen

Maak een uitwerking van de opgave. Noteer eerst je gegevens en gebruik waar nodig een verhoudingstabel.

Mevrouw Seldenthuis verwarmt haar huis met aardgas. Ze stookt per maand 140 m3 de lucht in. Hoeveel warmte krijgt ze daarvoor? Geef je antwoord in Megajoule.

Nakijken

Gegeven:

Verbrandingswarmte van aardgas is 32 MJ/m3 (1 punt verbrandingswarmte correct noteren)

Er wordt 140 m3 aardgas gebruikt.

Gevraagd: hoeveel warmte levert dat op?

140 m3 x 32 MJ/m3 = 4.480 MJ (1 punt voor de juiste berekening, 1 punt voor de juiste eenheid)

Zelf doen - Binas

Gebruik de Binas. Noteer de stappen van je berekeningen.

Let op: 1 cm3 staat gelijk aan 1 milliliter.

a. Sacha verwarmt water met een brander die werkt op benzine. Hij voegt

66 kilojoule warmte-energie toe aan het water. Hoeveel milliliter benzine heeft hij verbruikt?

b. Isa verwarmt ook water, maar gebruikt een brander met spiritus. Ze verbruikt evenveel milliliter brandstof als Sacha. Hoeveel warmte heeft ze opgewekt?

Uitwerkingen

a. Gegeven:

Warmte-energie: 66 kilojoule, verbrandingswarmte benzine: 33 kJ/mL

Gevraagd: hoeveelheid benzine

66 kJ / 33 kJ/mL = 2 mL benzine

b. Gegeven:

Hoeveelheid spiritus: 2 mL, verbrandingswarmte spiritus: 18 kJ/mL

Gevraagd: hoeveelheid warmte-energie

2 mL x 18 kJ/mL = 36 kJ aan warmte

Doelen:

1. Je kunt drie vormen van warmtetransport noemen en de verschillen toelichten.

2. Je kunt voorbeelden geven van goede en slechte warmtegeleiders.

3. Je kunt uitleggen welke voorwerpen straling goed absorberen en welke niet.

Wat weten we al?

1. Warmte is een vorm van energie, die stroomt van hoge temperatuur naar lage temperatuur. De eenheid van warmte is Joule (J).

2. Sommige voorwerpen geleiden warmte heel makkelijk - denk aan het glazen bekerglas dat heet werd met het water verwarmen.

3. Straling (denk aan licht, eerder dit jaar) kan worden weerkaatst of geabsorbeerd.

Verwarmen van je huis: warmte wordt door het huis getransporteerd.

Drie vormen:

- Geleiding

- Stroming

- Straling

Geleiding

Warmte verplaatst zich door een stof die zelf niet in beweging is (vaak een vaste stof).

Het staal van de radiator in het lokaal wordt snel warm als er warm water doorstroomt. Staal is een goede geleider, net als de meeste metalen.

Stroming

Een gas of vloeistof is in beweging en vervoert daarmee warmte.

Warmte lucht stijgt op, koelt af, daalt weer, warmt opnieuw op, stijgt, etc.

(Lucht is wel een erg slechte geleider  van warmte)

Straling

Een voorwerp zendt infrarode straling of licht uit en geeft daarmee warmte af.

Dit is hoe warmte van de zon wordt vervoerd, en hoe bijvoorbeeld terrasheaters werken.

In welke kleur kleding zal je het in de zon sneller te warm krijgen?

1. Zwart
2. Wit
3. Dat maakt niet uit

Donkere kleuren absorberen meer licht. Zwart absorbeert bv. alle kleuren en weerkaatst niks.

Een voorwerp dat alle straling absorbeert wordt dus veel sneller warm dan een voorwerp dat alles weerkaatst (zoals iets wits).

Hoofdregels warmte(transport)

1. Warmte is het overdragen van energie. Er is alleen sprake van warmte tussen objecten met verschillende temperaturen.

2. Temperatuur is de energie die een voorwerp/stof in zich heeft door bewegende deeltjes. Het is niet hetzelfde als warmte!

3. Het voorwerp met de hogere temperatuur draagt energie over aan het voorwerp met de lagere temperatuur.

4. Hoe groter het verschil in temperatuur, hoe meer warmte er wordt vervoerd.

00:16

Welk object denk je dat warmer aan zal voelen?

1. Boek
2. Harddrive

00:53

Wat verwacht je van de temperaturen?

1. De temperatuur van beide is gelijk
2. Het boek heeft een hogere temperatuur
3. De harddrive heeft een hogere temperatuur

01:25

Waarom voelt de metalen harddrive kouder aan dan het papieren boek?

02:02

Waar gaat het ijs sneller op smelten?

1. Aluminium
2. Plastic
3. Beide hetzelfde

Een stalen pan op het fornuis warmt op. Welke vorm van warmtetransport is dit?

1. Geleiding
2. Stroming
3. Straling

Warm water in een pan stijgt naar de oppervlakte, koelt af, en daalt weer. Er is sprake van...

1. Geleiding
2. Stroming
3. Straling

Als je 's zomers wil dat je huis zo koel mogelijk blijft, welke kleur moet je dan op je buitenmuren verven?

1. Zwart
2. Wit

Aan de slag

Maken: paragraaf 6.3 opdrachten 1 t/m 5, 7, 9 en 10.

Klaar: 6.3 'Test Jezelf'

Let op: deze vragen oefenen met het verschil tussen geleiding, stroming, en straling. Lees goed en bedenk bij elke vraag: om welke vorm van warmtetransport gaat het hier?