Newton 3.4

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 4

Herhaling 3.2

• p = F / A (Nm^-2 of Pa)
• Druk <--> botsende deeltjes
• Temperatuur in K of ^oC
• p V / T = nR --> p1 V1 / T1 n1 = p2 V2 / T2 n2

Herhaling 3.3

• Fasen (l, g s)
• Faseovergangen (6 stuks)
• Elastisch en plastische vervorming
• dichtheid = massa / Volume
• relatieve rek = lengteverandering / beginlengte
• spanning = kracht / oppervlakte
• Elasticiteitsmodulus = spanning / relatieve rek

3.4 Energie en warmtetransport

• Hoe hoger T, hoe hoger de gemiddelde bewegingsenergie per deeltje.
• De warmte van een voorwerp is de totale som van alle bewegingsenergie van alle deeltjes van het voorwerp.

Leg één hand op het tafelblad, en pak met je andere hand een poot van je stoel vast. Welk voorwerp voelt het koudst aan?

1. Het tafelblad.
2. De stoelpoot.
3. Beiden even hoog.

Leg één hand op het tafelblad, en pak met je andere hand een poot van je stoel vast. Welk voorwerp heeft de hoogste temperatuur?

1. Het tafelblad.
2. De stoelpoot.
3. Beiden even hoog.
4. Dat is niet te zeggen.

3.4 Energie en warmtetransport

Of een voorwerp koud of warm aanvoelt, heeft te maken in hoeverre het voorwerp zijn energie / warmte kan afstaan of opnemen. Er zijn drie vormen van dit warmtetransport.

Welke drie vormen
van warmtetransport
ken je? (3 x antwoorden)

3.4 Energie en warmtetransport

De 3 vormen van warmtetransport zijn:

-Stroming (convectie) -- energie verplaatst met stof mee

-Geleiding -- energie verplaatst via stof, stof blijft op zijn plek

-Straling -- energie verplaatst zonder tussenstof

3.4 Energie en warmtetransport

Wanneer je energie, warmte (Q) toevoert aan een voorwerp / stof, zal de temperatuur stijgen.

Van welke factoren is deze temperatuursstijging afhankelijk?

Van welke factoren is de temperatuurstijging
van een voorwerp afhankelijk?

3.4 Energie en warmtetransport

Hoe meer energie (Q), hoe hoger de temperatuurstijging (dT).

Hoe meer massa van het voorwerp, hoe lager de dT.

Stel nu de formule op voor de temperatuurstijging dT.

dT = (m, Q)

3.4 Energie en warmtetransport

Voor het opwarmen of afkoelen van een voorwerp geldt:

ΔT = Q / m c   --> Q = m c ΔT

Hierin is Q de hoeveelheid energie / warmte in Joule (J)

m de hoeveelheid stof in kilogram (kg)

ΔT de temperatuursverandering in Kelvin of Celcius K of ^oC 

c de soortelijke warmte in Joule per kilogram per Kelvin (J/(kg K))

LET OP: de ΔT in de grafiek mag in K of ^oC. Voor een Δ T is dat hetzelfde!

Voor de warmtecapaciteit 'C' van een voorwerp geldt: C = ∑ mc. De eenheid is J/K of J / ^oC 

In de 'grote' C zitten alle verschillende massa's en soortelijke warmtes van de verschillende onderdelen van het voorwerp al verwerkt. Zo kan de 'C' van een thermosfles 18 J/K zijn.

Hoe groot is de soortelijke warmte van koper?

1. 420 J kg-1 K-1
2. 387 J kg-1 K-1
3. 140 J kg-1 K-1
4. 390 J kg-1 K-1

Je voert 55 J warmte toe aan een blokje koper van 15 gram van 20 oC. Bereken de temperatuur die het blokje krijgt.

3.4 Energie en warmtetransport

Wanneer er een temperatuursverschil tussen binnen en buiten is, zal er warmtetransport plaatsvinden door bijv. een raam.

Van welke factoren is de hoeveelheid warmte in totaal naar buiten of binnen gaat afhankelijk?

Van welke factoren is de totale warmte
die door een (dicht) raam stroomt afhankelijk?

3.4 Energie en warmtetransport

• Hoe hoger het temperatuursverschil (deltaT of ΔT), hoe meer energietransport.
• Hoe dikker het raam (d), hoe minder energietransport.
  
• Hoe langer het duurt (t), hoe meer energietransport.
  
• Hoe beter de stof geleid (k), hoe meer energietransport.
  
• Hoe groter het raam (A), hoe meer energietransport

Stel nu een formule op voor de hoeveelheid energie die zicht door het raam tranporteert.

E = (deltaT of ΔT, A, d, k, t)

3.4 Energie en warmtetransport

• Hoe hoger het temperatuursverschil (deltaT of ΔT), hoe meer energietransport.
• Hoe dikker het raam (d), hoe minder energietransport.
  
• Hoe langer het duurt (t), hoe meer energietransport.
  
• Hoe beter de stof geleid (λ), hoe meer energietransport.
  
• Hoe groter het raam (A), hoe meer energietransport

E = t λ A ΔT / d --> E / t = λ A ΔT / d  -->  P = λ A ΔT / d

P warmtevermogen in W (J/s)  -  -  - A oppervlakte  in m²  -  -  - d dikte van het raam in m

ΔT temperatuursverschil binnen-buiten (in K of ^oC)  - - - λ warmtegeleidingscoëfficient in (..)

Wat is de warmtegeleidingscoëfficient
van messing?

3.4 Energie en warmtetransport

De eenheid van de warmtegeleidingscoëfficient [λ].

P = λ A ΔT / d

P d = λ A ΔT

λ = P d / A ΔT

In eenheden:

[λ] = W x m / (m² K) -->[λ] = W / (m K) = W m^-1 K^-1

3.4 Energie en warmtetransport

Werk nu door aan de skill-tree.

Als je je zelfverzekerd voelt, kan je opgaven 119-120-122-123-124 proberen!

Goede vragen uit de les waar leerlingen zelf nog even aan moeten werken.

Waarom is het deeltjesmodel van een gas niet bruikbaar voor vloeistoffen en vaste stoffen (JT)