1. Warmte en temperatuur

• Natuurkunde
• Middelbare school
• mavo
• Leerjaar 3

Warm

Koud

Gemiddeld

Wat gebeurt er als je één hand in warm en één hand in koud doet, en ze dan tegelijk naar gemiddeld verplaatst?

Warmte en temperatuur

Doelen:

- Je kan het verschil uitleggen tussen 'warmte' en 'temperatuur'

- Je kan een stroomdiagram aflezen en tekenen

- Je kan berekeningen uitvoeren met de formule Q = P x t

- Je kan een temperatuur-tijddiagram en een temperatuur-warmtediagram maken

Warmte = overdracht van energie.

Komt voor tussen voorwerpen met verschillende temperaturen - warmte stroomt van hoog naar laag.

Een warmtebron zet elektrische energie om in warmte.

Bij die energieomzetting wordt alle elektrische energie (E) omgezet in warmte (Q).

In een energie-stroomdiagram:

Pijl links: energie IN

Pijl recht: energie UIT

Dikte pijl = hoeveelheid energie

Als E gelijk staat aan Q, dan weten we gelijk een passende formule:

E = P x t = Q

Let op: we gaan andere eenheden gebruiken als we het hebben over warmte.

Q = warmte in Joule

P = vermogen in Watt

t = tijd in seconden

1 Watt per seconde is 1 Joule.

Vaak grotere getallen, dus je zal veel kJ (kilojoule) of MJ (megajoule) zien.

1 kJ = 1.000 J

1 MJ = 1.000.000 J

Oefenopgave

Een waterkoker heeft een vermogen van 2500 W. Voor een volle kop thee moet de waterkoker 25 sec. aan.

a. Hoeveel warmte levert de waterkoker in 1 seconde?

b. Hoeveel warmte (in Joule) is er nodig voor één kop thee?

c. Reken je antwoord bij b. om naar kilojoule.

Uitwerking

Een waterkoker heeft een vermogen van 2500 W. Voor een volle kop thee moet de waterkoker 25 sec. aan.

a. Hoeveel warmte levert de waterkoker in 1 seconde?

Vermogen P = 2500 W. Tijd t = 1 s. Formule: Q = P x t = 2500 x 1 = 2500 Joule

b. Hoeveel warmte (in Joule) is er nodig voor één kop thee?

Vermogen P = 2500 W. Tijd t = 25 s. Formule: Q = P x t = 2500 x 25 = 62.500 J

c. Reken je antwoord bij b. om naar kilojoule.

1000 J = 1 kJ >> 62.500 J = 62,5 kJ

Van het proces van water verwarmen, kan je een diagram maken.

In dit diagram laat je de temperatuur zien op verschillende tijdstippen: het is een temperatuur-tijddiagram.

De eenheden hier zijn graden Celsius en minuten.

Zelf aan de slag

Je maakt: een temperatuur-tijddiagram van je eigen metingen.

Je krijgt: een dompelaar, een bekerglas met water, een thermometer.

Noteer eerst:

- Wat heb je (nog meer) nodig?

- In welke eenheden ga je meten?

- Met welk interval (om de hoeveel tijd) noteer je de temperatuur?

Voer je metingen uit tot je water ~40 graden Celsius is. Verwerk de resultaten in een temperatuur-tijddiagram.

Begin met een nulpunt: wat is de temperatuur van het water vóór je begint met verwarmen?

Als je het vermogen van de dompelaar weet (300 W), kan je ook berekenen hoeveel warmte er op elk meetpunt was toegevoegd.

Bereken voor een paar meetpunten hoeveel warmte (in J) er op dat moment was afgegeven door de dompelaar.

Verder verwerken

Je weet: de hoeveelheid toegevoegde warmte bij elk meetpunt, én de temperatuur op elk meetpunt.

Je maakt: een temperatuur-warmtediagram.

Bekijk nu beide diagrammen. Welk verband hebben de diagrammen?

a. Lineair verband

b. Evenredig verband

c. Kwadratisch verband

Welke diagram past het best bij de diagrammen die jullie hebben gemaakt?

1. A
2. B
3. C
4. D

Wat voor verband geven de diagrammen aan?

1. Lineair
2. Evenredig
3. Omgekeerd evenredig
4. Kwadratisch

Lineair = voor elk stapje naar rechts gaat de grafiek ook een stapje omhoog, en de hoeveelheden blijven hetzelfde.

Bij a: één vakje naar rechts op de x-as betekent een half vakje omhoog op de y-as. Geldt voor de hele grafiek.

Een dompelaar zet elektrische energie om in...

1. Warmte
2. Temperatuur

Zet de woorden op de juiste plek in het stroomdiagram

Warmte

Elektrische energie

Een waterkoker geeft in 30 seconden 15.000 Joule warmte af aan het water. Wat is het vermogen van de waterkoker?

Zelf aan de slag

Maak: hoofdstuk 6, paragraaf 1, opdrachten: 1, 2, 4, 5, 9.

Snel klaar? Begin aan de opgaven van Test jezelf (werk voor morgen in de les).