7.2 Warmte

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 3

7.2 Warmte

Warmte en Temperatuur

Soortelijke Warmte

Rekenen aan afkoelen, opwarmen en mengen

Leerdoelen

• Je weet na afloop van deze les wat bedoelt wordt in de natuurkunde met warmte en soortelijke warmte. 
• Je weet wat het verschil is tussen warmte en temperatuur.
• Je kunt rekenen met de formule voor soortelijke warmte.

Warm & warmte

Warm zegt iets over de temperatuur. Hoe warmer
een voorwerp/stof is hoe hoger de temperatuur. 

Warmte is een vorm van energie. Als je warmte
aan een voorwerp toevoegt, stijgt de
temperatuur van het voorwerp. Als je warmte
aan een voorwerp onttrekt, daalt de temperatuur
van het voorwerp. 

Warmte of temperatuur?

De vonken van sterretjes voel je nauwelijks op je hand. Toch is de temperatuur van zo'n vonkje wel degelijk een paar duizend graden Celsius. De vonk koelt snel af als hij je huid raakt. De vonk is zo klein dat hij maar weing warmte afgeeft. 

Warmte <=> temperatuur

Temperatuur (ºC of K) is een maat voor de 

gemiddelde snelheid van moleculen

Warmte (in J) is een maat voor de 

totale bewegingsenergie 

(van alle moleculen bij elkaar opgeteld)

Opwarmen

Verschillende materialen

Temperatuur 1 ºC omhoog:

• 1 gram ijzer 🡪 0,46 joule
• 1 gram tin 🡪 0,22 joule
  
  

Stel tijdens deze slide klassikaal de vraag:

"Wat gebeurt er als ik een blokje tin van 100 graden tegen een blokje ijzer van 0 graden aan zet, worden ze dan allebei 50 graden? Of juist meer? Of juist minder?"

Soortelijke warmte

• De soortelijke warmte van een stof is de hoeveelheid warmte, die deze stof opneemt per massa-eenheid van de stof en per graad temperatuurstijging (of afstaat bij temperatuurdaling).
  
  
• Temperatuur 1 ºC omhoog:
  - 1 gram ijzer 🡪 0,46 joule soortelijke warmte ijzer: 0,46 J/(g·ºC)
  - 1 gram tin 🡪 0,22 joule soortelijke warmte tin: 0,22 J/(g·ºC) 

Soortelijke warmte

Warmtemeter

• Met een warmtemeter kun je meten hoeveel warmte nodig is voor het verwarmen van bepaalde hoeveelheid water.
  
• Een warmtemeter is goed 
  

       geïsoleerd, dus alle energie 

       wordt omgezet in warmte.

• Bekijk voorbeeldopgave 1.

Voorbeeldopdracht soortelijke warmte

Warmte gaat altijd ...

1. Van een hoge naar een lagere temperatuur
2. Van een lage naar een hoge temperatuur

Soortelijke warmte is...

1. de hoeveelheid energie die nodig is om 1 gram stof 1 °F te laten stijgen in temperatuur
2. de hoeveelheid energie die nodig is om 1 kilogram stof 1 °C te laten stijgen in temperatuur
3. de temperatuur die nodig is om 1 gram stof 1 °C te laten stijgen in energie
4. de hoeveelheid energie die nodig is om 1 gram stof 1 °C te laten stijgen in temperatuur

Wat is de eenheid voor warmte?

1. Watt
2. Joule
3. seconde
4. gram

Juist of onjuist:
Warmte en temperatuur zijn hetzelfde.

1. Juist
2. Onjuist

Wat is de eenheid van soortelijke warmte?

1. Joule (J)
2. Joule per gram (J/g)
3. Joule per graad Celsius (J/°C)
4. Joule per gram * graad Celsius (J/g*°C)

Als je dus een paar gehaktballen invriest, waar blijft die warmte dan?

1. Die verdwijnt door het snoer naar het stopcontact.
2. Die verdwijnt.
3. Die komt via de radiator achterop de vriezer vrij.
4. De warmte wordt omgezet in kou.

Je verwarmt 100 g aceton van 20 °C tot 75 °C.
De soortelijke warmte van aceton is 2,2 J/(g °C).

Met welke uitwerking bereken je de toegevoerde warmte?

1. 
2. 
3. 
4. 

Anouk brengt een hoeveelheid water met een begintemperatuur van 12 graden Celsius in 18,5 seconde aan de kook. Het vermogen van de waterkoker is 2000 W.
c water = 4200 J/kg*oC Bereken de massa van het water.

Oplossing

vermogen:                              P = 2000 W.

tijdsduur:                                  t = 18,5 s.

                                  E =     P     *    t

                                  E = 2000 * 18,5

                                  E = 37000 J

Oplossing

Elektrische energie omgezet in warmte:     37000 Joule

massa:                                        m = ?

soortelijke warmte:               c = 4200 J/kg * ^oC

temperatuurverschil:        Δ T = 100 - 12 = 88 ^oC

        Q      =    m   *      c     * Δ T

   37000 =    m   * 4200 *  88

   37000 =    m   *  369600

         m     =   37000/369600

         m     =   0,1 kg   (= 100 gram)

Hoeveel warmte moet er geleverd worden om
10,0 kg water van 22 ᵒC te verwarmen naar 50 ᵒC? De soortelijke warmte van water is 4,18 J/ g ∙ ᵒC

1. 919 J
2. 2090 J
3. 3009 J
4. 1170 J

De soortelijke warmte van melk is 3,9 J/g∙ᵒC.
Men verwarmt 0,5 kg melk van 15 ᵒC tot 75 ᵒC. Hoeveel warmte is hiervoor nodig?

1. 117 000 J
2. 234 J
3. 1 950 J
4. 117 J

Je voegt aan twee stoffen met gelijke massa 100 J warmte toe. De temperatuur van stof A neemt meer toe dan de temperatuur van stof B. Welke stof heeft de grootste soortelijke warmte?

1. Stof A
2. Stof B

Wat denk jij?

Het boek heeft een lagere temperatuur dan de harddrive.

Het boek heeft een even hoge temperatuur als de hardrive.

Het boek heeft een hogere temperatuur dan de hardrive.

In een waterkoker wordt                           

omgezet in                           .

De                                                               verandert daarbij niet. 

Dit noemen we                                                                      . 

Door het verwarmen van water neemt de                                           van de moleculen

 

toe, en stijgt de                                   van het water.

elektrische energie

warmte

totale hoeveelheid energie

de wet van behoud van energie

gemiddelde snelheid

temperatuur

Sleep de symbolen van de grootheden en eenheden in het juiste vak.

soortelijke warmte

vermogen

temperatuur

warmte

massa

energie

c

P

T

Q

m

E

W

g

°C

J

J/(g.°C)

11 goed 4 pnt

10 goed 3 pnt

9 goed 2 pnt

8 goed 1 pnt

7 of minder goed 0 pnt

warmte

Temperatuur

? = Q/(m.°C)

ΔT

Energie

25°C

C water

? = Q/(m.c)

Wanneer je 50 ml slaolie (20 ⁰C) mengt
met 50 ml kokend water (100 ⁰C)
dan is de temperatuur van het mengsel ....

Sleep de energie naar de juiste formule.

W = m * g * h

Q = m * c * ΔT

E = P * t

hoogte-energie

warmte-energie

elektrische energie

Aan de slag!

Maken: 

• Opgavenvel "7.2 Formule Warmte"
• Opdrachten 17 t/m 21, 23, 24, 25, 28. (blz 220-221)