HS 3.4 Isoleren

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

HS 3.4 Isoleren

leerdoelen

de volgende begrippen beschrijven en toepassen warmte-isolatie, warmtestroom, temperatuurprofiel, warmtegeleidingscoëfficiënt.

beschrijven van welke factoren de warmtestroom door een wand of raam afhangt.

berekeningen met de formule door een wand.

In welke afbeelding is de stroomrichting juist weergegeven?

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

Welk nummer geeft (infrarood)straling aan?

1. Nummer 1
2. Nummer 2
3. Nummer 3

Welk nummer geeft geleiding aan?

1. Nummer 1
2. Nummer 2
3. Nummer 3

Welke vorm van warmtetransport kan NIET plaats vinden wanneer het medium in de gasvormige fase is?

1. Stroming
2. Straling
3. Geleiding

Welke vorm van warmtetransport kan plaats vinden zonder medium (tussenstof?)

1. Stroming
2. Straling
3. Geleiding

Een gasgeiser kan per minuut 24 liter warm water met een temperatuur van 55 0C leveren. Het toevoerwater heeft een temperatuur van 15 0C.
a Bereken hoeveel warmte het verwarmen van 1,0 L water van 15 0C naar 55 0C kost.
b Bereken het vermogen van de geiser.

Opgave a

1,0 L is gelijk aan 1,0·10-3 m3. De dichtheid van water is 998,2 kg m-3 (BINAS tabel 11). Voor de massa volgt dan m = ρ·V = 998,2 ·1,0·10-3 = 0,9982 kg. De soortelijke warmte van water is 4180 J kg-1 K-1. Een stijging van 15 °C naar 55 °C is een ΔT van 40 °C. Voor de benodigde energie vinden we dan

Q = c·m·ΔT = 4180 · 0,9982 · 40 = 166899 J.

Afgerond is dit 1,7·105 J.

Opgave b

De geiser levert 24 L warm water per minuut. Per seconde is dit 24/60 = 0,4 liter. Het verwarmen van één liter water kost 166899 J. Het verwarmen van 0,4 L kost dus 0,4·166899 = 66759,6 J. De geiser levert dus per seconde een hoeveelheid energie van afgerond 6,7·104 J. Vermogen is dus 6,7·104 W.

Opgave c

12 L per minuut komt overeen met 12/60 = 0,2 L per seconde. De geiser levert dus 0,2 L heet water per seconde. Dit komt overeen met een massa van m = ρ·V = 998,2 ·0,2&183;10-3 = 0,19964 kg. De hoeveelheid energie die de geiser per seconde levert blijft gelijk namelijk 66759,6 J. Vraag is dus hoeveel het water in temperatuur stijgt bij deze warmtetoevoer:

Q = c · m · ΔT

ΔT = Q / c·m

Invullen van Q = 66759,6 J, c = 4180 J kg-1 K-1, m = 0,19964 kg geeft een temperatuurstijging van ΔT = 80 °C. Met een begintemperatuur van 15 °C wordt de eindtemperatuur 95 °C.

Tweede manier. Bij 24 Liter per minuut was de temperatuurtoename 40 °C. Als de geiser precies twee keer minder water levert maar nog wel dezelfde hoeveelheid warmte aan het water afgeeft is de temperatuurtoename twee keer zo groot. In plaats van 40°C wordt dit dus 80 °C

Wat is de warmtegeleidingscoëfficiënt van tin?

1. 54Wm​−1​​K​−1​​
2. 54
3. 64
4. 64Wm​−1​​K​−1​​

warmtestroom door geleiding.

een baksteen muur is 10,5 cm dik.

Het temperatuurverschil tussen binnen en buiten is 12 graden celsius.

Bereken de warmtestroom door een vierkante meter van de muur.