§3.3 Energie en warmtetransport - les 2

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

Soortelijke wamte

Lesplanning

1. klassikale opgave
2. Opgave 35 en 36
3. Demo opdracht cappuccino (20 min)

Lesplanning

Aan het einde van de les kan je rekenen met de soortelijke warmte.

Soortelijke warmte

De soortelijke warmte van een stof is de
hoeveelheid energie wat nodig is om
1 gram van een stof met 1 graad omhoog
 te laten stijgen.

Voorbeeld

Een waterkoker (1600 W) verwarmt 1,5 L water van 20 ⁰C tot 100⁰C. 

Bereken hoeveel minuten de waterkoker daarover doet.

Ga ervanuit dat er geen energie verloren gaat.

c_water = 4,2 J g⁻¹ K⁻¹

Voorbeeld 2

Een brokje zilver van 44 gram en
25 ˚C wordt toegevoegd aan 100 gram kokend water. 

Bereken de eindtemperatuur van het water.

Ga uit van een ideale situatie waarbij geen warmte verloren gaat aan de omgeving.

c_water = 4,2 J g⁻¹ K⁻¹

c_ziler = 0,24 J g⁻¹ K⁻¹

Aan de slag

Maken opgave 35 en 36

klaar, ga verder met 37, 40, 41, 43 en 44

Vorige les 25, 28, 29 en 31

DEMO cappuchino 

probleem

Een cappuccino maak je door melk al roerend langzaam te verwarmen tot 65 ºC en vervolgens te kloppen. Bij een hogere melktemperatuur of te snel verwarmen is er een risico van een aangebrande smaak en schuimt het minder mooi. Bij een lagere temperatuur is de melk smaak iets minder zoet. De espresso zelf mag wel warmer zijn. In een café is er geen tijd voor langzaam

verwarmen. Wat doe je dan? Een cappuccinoapparaat in een café voegt heel heet water toe om de melk op te warmen. De maximale verdunning van melk met water die we acceptabel vinden is 10%. Een beetje verdunning is niet erg, aangezien espresso sterke koffie is met relatief weinig water. 

Maar hoe moeten we het hete water toevoegen?

Poging 1: water van 90 ºC

Bereken hoeveel gram water van 90 ºC je bij 50 mL melk van 5 ºC moet doen om de melk naar 65 ºC te brengen. Je mag aannemen dat de soortelijke warmte van melk gelijk is aan de soortelijke warmte van melk. 

Poging 2: heel heet water,
als het geen stoom zou worden

Stel dat het water niet zou verdampen en je het warmer dan
100 ºC kan maken. Bereken hoe hoog de temperatuur van 5 gram heet water (geen stoom) moet zijn opdat de temperatuur van 50 gram ‘melk’ 65 ºC wordt.

Poging 3: stoom van 100 ºC

Vbegin =                      

Tbegin = 

V_eind = 

T_eind = ongeveer 65 ⁰C

Bij ongeveer 62 graden brander uitzetten en bij 65 slangetje uit de maatbeker halen.

Waarom heb je zo weinig stoom nodig?

Condensatiewarmte van water is 2256 J/g

Poging 3: stoom van 100 ºC

Bereken hoeveel gram stoom van 100 ºC er bij 50 g ‘melk’ van 5 ºC moeten voegen opdat de temperatuur van de ‘melk’ 65 ºC wordt.