cross

3.2 Verwarmen

3.2  Verwarmen
Lesdoelen:
Verschillende soorten warmtebronnen noemen.
Uitleggen hoe je een proef met een warmtemeter kan doen.
Rekenen met de formules om de afgestane en opgenomen warmte te bepalen.
1 / 33
volgende
Slide 1: Tekstslide
NatuurkundeMiddelbare schoolhavoLeerjaar 3

In deze les zitten 33 slides, met tekstslides en 2 videos.

time-iconLesduur is: 90 min

Onderdelen in deze les

3.2  Verwarmen
Lesdoelen:
Verschillende soorten warmtebronnen noemen.
Uitleggen hoe je een proef met een warmtemeter kan doen.
Rekenen met de formules om de afgestane en opgenomen warmte te bepalen.

Slide 1 - Tekstslide

Voorkennis
Mensen hebben warmte nodig om hun huis te verwarmen, water heet te maken en voedsel te bereiden. Daarvoor gebruiken ze allerlei warmtebronnen, zoals cv-ketels, ovens, boilers en kokendwaterkranen. Veel van die warmtebronnen werken op elektrische energie. Andere maken gebruik van de chemische energie in aardgas. Maar als de energietransitie doorzet, zullen dat er steeds minder worden.

Slide 2 - Tekstslide

Warmtebronnen
Als je in huis rondkijkt, kom je daar verschillende warmtebronnen tegen. Een cv-ketel of warmtepomp levert de warmte waarmee het huis wordt verwarmd. Voorbeelden van andere warmtebronnen zijn een kookplaat, een oven, een waterkoker, een soldeerapparaat, een föhn en een wasdroger.

Slide 3 - Tekstslide

Slide 4 - Tekstslide

Warmtebronnen
Twee soorten warmtebronnen;

  1. Chemische energie wordt omgezet in warmte
  2. Elektrische energie wordt omgezet in warmte

Slide 5 - Tekstslide

Chemische warmtebronnen
Hier wordt een brandstof verbrand, zoals hout, aardgas, kolen.

V.b) . C.V. ketel, gasfornuis, houtkachel.

Slide 6 - Tekstslide

Elektrische warmtebronnen
Deze sluit je gewoonlijk aan op de netspanning.

V.b. Kookplaat ,oven, waterkoker, soldeerapparaat

Slide 7 - Tekstslide

Energiestroomdigaram tekenen
In de volgende instructie leer je hoe je deze diagrammen kan tekenen bij verschillende lampen en hoe je het rendement kan berekenen.

Slide 8 - Tekstslide

Slide 9 - Video

      Warmtemeter

Een vrijwel perfect geïsoleerd bakje waarmee je de hoeveelheid warmte kan meten die nodig is om een hoeveelheid vloeistof te verwarmen.

Slide 10 - Tekstslide

De warmte die wordt afgestaan door de spiraal hangt af van het vermogen en de tijd.

Je kunt de afgestane warmte uitrekenen met:

E = P x t
E = vrijgekomen warmte (J)
P = vermogen (W)
t = tijd (s)

Slide 11 - Tekstslide

Slide 12 - Tekstslide

Soortelijke warmte 
Dit is de hoeveelheid warmte die nodig is om 1 g van een stof 
één graad Celisius in temperatuur te doen stijgen.

De soortelijke warmte van water is 4,18 J/g oC
Het symbool is de letter c.

Slide 13 - Tekstslide

Rekenen met soortelijke warmte
Je kan uitrekenen hoeveel warmte er nodig is om een bepaalde hoeveelheid stof een zekere temperatuur te verhitten.




Slide 14 - Tekstslide

Handig om te weten
- 1 L water heeft een massa van 1 kg, dus 1000 g.
- Het kookpunt van water is 100°C
- Cwater = 4,18 J/g°C. Andere soortelijke warmte kun je opzoeken in een tabel.
-Hoe kleiner de soortelijke warmte,
des te eerder het warm wordt.
- Indien er geen warmteverlies is geldt
c x m x Δ T = P x t 



Slide 15 - Tekstslide

Voorbeeld

Slide 16 - Tekstslide

Slide 17 - Tekstslide

Slide 18 - Tekstslide

Zo kan het ook...
Geg: Cwater = 4,2 J/g°C    m = 1500 g    Δ T  = 80°C   P = 1600 W

Gevr:  t 

Opl:  c x m x Δ T = P x t
4,2 x 1500 x 80 = 1600 x t
t = 315 s
 

Slide 19 - Tekstslide

Sinds 1978 is de Joule de wettelijke 
eenheid van energie. 
Alleen bij voeding zie je nog Cal of 
kCal en bij energie thuis kWh.

1 calorie = 4,18 J

Slide 20 - Tekstslide

Belang lesdoel
Je hebt deze info nodig voor de proef met het waxinelichtje.
Deze paragraaf is van groot belang voor de basiskennis voor de toets.
Energiewaarden opvoeding begrijpen zorgt dat je kan afvallen.

Slide 21 - Tekstslide

Controlevragen
1a Op welke twee soorten energie werken de warmtebronnen die je thuis gebruikt?
b Noem van elke soort energie twee voorbeelden van warmtebronnen.

Slide 22 - Tekstslide

a) Waar komt de geproduceerde
 warmte vandaan ?

b) Waarom lekt er haast geen
 warmte weg ?

c) Waarvoor is de roerder ?

d ) Hoe meet je de temperatuur ?


 warmte ?

Slide 23 - Tekstslide

Leontien heeft 150 g water verwarmd in een warmtemeter. In de figuur
 zie je de grafiek die ze van haar proef heeft gemaakt.


a Bereken hoeveel warmte het water in 15 min opneemt. 
b Bereken het vermogen van het verwarmingselement.

Slide 24 - Tekstslide

a)m= 150 g (de dichtheid van water:ρ= 1,0 g/cm3)
ΔT= 35 − 10 = 25 °C
Q=c∙m∙ ΔT= 4,2 × 150 × 25 ≈ 1,6∙104J (16 kJ)


b) t= 15 min = 900 s

P=
E/ t
P = 16.000/900
P ≈ 18 W

Slide 25 - Tekstslide

Er wordt 100 g vloeistof verhit. Eerst vloeistof A en dan B. Het vermogen is 12 W.

a) Welke vloeistof heeft de grootste soortlijke warmte ? Waarom ?

b) Bereken beide soortelijke warmtes. Welke is water ?

Slide 26 - Tekstslide

Bijvoorbeeld: Vloeistof B stijgt onder dezelfde omstandigheden minder in temperatuur dan vloeistof A. Dat betekent dat vloeistof B voor dezelfde temperatuurstijging méér warmte nodig heeft dan vloeistof A. Anders gezegd: vloeistof B heeft de grootste soortelijke warmte.

Slide 27 - Tekstslide

Geg: 
Vloeistof B) m = 100 g   ΔT=25 °C  P = 12 W  t =900 s

Gevr: c (welke vloeistof ?)

Opl:  c∙m∙ ΔT =  P∙t     c = P∙t/(m∙ ΔT) = 12x900/(100 x 25)
c = 4,3 J/g°C

Vloeistof A) c = P∙t/(m∙ ΔT)  c = 12 x 900(100 x 50) 
c = 2,2 J/g°C 
 (Dit zal water zijn, want c water is 2,18 J/g°C )

Slide 28 - Tekstslide

Joan vult de waterkoker in de figuur helemaal met water van 20 °C. Daarna zet ze het apparaat aan.
Bereken hoelang het op zijn minst duurt voordat het water kookt.

Slide 29 - Tekstslide

Geg: 
m = 1700 g  P = 2200 W  Δ T = 100-20 = 80°C   Cwater = 4,18 J/g°C

Gevr: t

Opl  c x m x Δ T = P x t    t = c x m x Δ T/P
t = 4,18 x 1700 x 80 / 2200 = 260 s
t = 4 min 20 s

Slide 30 - Tekstslide

Rekenen aan een warmtemeter
In de volgende instuctie leer je:
- Hoe je met een warmtemeter(dompleaar) de warmte kan    berekenen.
- Hoe je moet rekenen met Q = c x m x ΔT
- Hoe je moet rekenen met P = U x I
- Hoe je moet rekenen met c x m x Δ T = P x t
- Hoe je het rendement kan berekenen 

Slide 31 - Tekstslide

Slide 32 - Tekstslide

Slide 33 - Video