3GT ; hst 6.1-6.2

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo g, t, mavo
• Leerjaar 3

Hst 6 Warmte

Mobiel in de bak

Spullen op tafel; 

boek, schrift, schrijfspullen, rekenmachine

Tas op de grond

Denk aan de 5 minuten, dan startklaar!

Vandaag herhaling H6.1 + H6.2

Leerdoelen:

Ik kan een Energie-stroomdiagram toelichten

Ik kan berekenen hoeveel warmte een warmtebron levert

Ik kan het reactieschema van een (on)volledige verbranding van aardgas noteren.

Ik kan rekenen met verbrandingswarmte van een brandstof

Maken/bespreken rekenopgaven H6.2!

Energie-stroom diagram

Diagram waarin een energieomzetting wordt weergegeven:

Links soort energie die apparaat opneemt, 

rechts soort energie die apparaat afstaat

•        Chemische                                      Warmte                        energie                                                                                                                                       licht

Temperatuur-tijddiagram

Temperatuur-warmtediagram

• P = 1600 W
• t = 10 min = 600 s
  
• Q = ? J
• Q = E = P x t
• Q = 1600 x 600 = 
•     = 960 000 J
  
•     = 960 kJ
  

G:

G:

F:

U:

A:

Volledige en onvolledige verbranding

Volledige verbranding aardgas

*     Voldoende zuurstof
*     Methaan + zuurstof ==>                                                + water (H2O)

Onvolledige verbranding aardgas 

*    Onvoldoende zuurstof
*    Methaan + (weinig) zuurstof ==>                                                      + water (H2O)

• koolstofdioxide (CO₂) 

• koolstofmonoxide (CO)

Verbrandingswarmte

De hoeveelheid warmte die een bepaalde brandstof kan leveren per massa/volume.

Eenheid: 

Joule/gram (J/g) of Joule/cm³ (J/cm³)

Binas tabel 19

BINAS

Verbrandingswarmte van enkele stoffen

Of met de formule:

Q = verwarmingswarmte x volume

Of met de formule:

Volume = Q : verbrandingswarmte = 3 : 32 = 0,09 m3 

Opg. 4a (p. 94)

Gebruik bij deze opdracht tabel 1 (p. 89)

Bereken hoeveel warmte (MJ) vrijkomt als je 4 kg hout verbrandt 

(genoeg om een houtkachel een avond te laten branden).

Gegevens/gevraag:

• Verbr.warmte = 16 MJ/kg
• m = 4 kg
• Q = ? MJ

Formule:

• Q = verbr.warmte x massa

Uitwerking:

• Q = 16 x 4 = 64 MJ

Antwoord:

• Als je 4 kg hout verbrand komt er 64 MJ aan warmte vrij.

Aan de slag

Maak nu eerst van H6.2 opg. 4, 5 en 6 (p. 94)

Klaar :

• maak overige opgaven H6.2
• Controleer opgaven H6.2

Opg. 4b (p. 94)

Gebruik bij deze opdracht tabel 1 (p. 89)

b) Bereken hoeveel warmte (MJ) vrijkomt als je 5 L benzine verbrandt (de inhoud van een jerrycan).

Gegevens/gevraag:

• Verbr.warmte = 33 MJ/L
• V = 5 L
• Q = ? MJ

Formule:

• Q = verbr.warmte x volume

Uitwerking:

• Q = 33 x 5 = 165 MJ

Antwoord:

• Als je 5 liter benzine verbrand komt er 165 MJ aan warmte vrij.

Opg. 4c (p. 94)

Gebruik bij deze opdracht tabel 1 (p. 89)

b) Bereken hoeveel warmte (MJ) vrijkomt als je 15 m³ aardgas verbrandt (het gasverbruik van een gemiddeld Nederlands gezin op een koude winterdag).

Gegevens/gevraag:

• Verbr.warmte = 32 MJ/m³
• V = 15 m³
• Q = ? MJ

Formule:

• Q = verbr.warmte x volume

Uitwerking:

• Q = 32 x 15 = 480 MJ

Antwoord:

• Als je 15 m3 aardgas verbrand komt er 480 MJ aan warmte vrij.

Opg. 5 (p. 95)

Een heteluchtballon is gevuld met hete lucht van ongeveer 100 °C. 

De lucht wordt op temperatuur gebracht met branders die op op propaangas werken. 

Tijdens de vlucht wordt in totaal 

26 000 L propaangas verbrand.

Bereken hoeveel MJ warmte bij deze verbranding is vrijgekomen.

Gegevens:

• verbr. warmte Propaangas = 94 MJ/m³
• V = 26 000 L = ... m³
• V = 26 000 dm3 = 26 m3

Gevraagd:

• Q = ? MJ

Formule:

• Q = verbrandingswarmte x Volume

Uitwerking:

• Q = 26 x 94 = 2444 MJ

Antwoord:

• Er komt 2444 MJ aan warmte vrij

Opg. 6 (p. 95)

Brian en Nadia hebben voor hun kinderen van zes en acht jaar een zwembad gekocht dat ze in de tuin kunnen opzetten. 

Er gaat 7840 L water in het bad. Om deze hoeveelheid water te verwarmen van 15 °C (de temperatuur van kraanwater) tot 21 °C, is 198 MJ warmte nodig.

Bereken hoeveel m³ aardgas er nodig is om die warmte te leveren.

Gegevens/gevraagd:

• Q = 198 MJ
• verbr.warmte = 32 MJ/m3
• V = ? m³
  

 Formule of Balansmethode:

• Q = verbrandingswarmte x volume
• Volume = Q : verbrandingswarmte

 Uitwerking

• V = 198 : 32 = 6,1875 m³

 Antwoord

• Je hebt 6,2 m³ aardgas nodig om het zwembad van 15°C naar 21°C te verwarmen.

Warmte (MJ)	32	1	198
Volume (m3)	1

Aan de slag

Maak nu van H6.2 opg. 1 t/m 11  (p. 93)

Klaar :

• Controleer opgaven H6.2
• Maak "test jezelf" H6.2 online

Warmtebron

Warmte

Elektrische energie

Energieomzetting

Soort energie waarop elektrische apparaten werken

Soort energie die door een warmtebron wordt geleverd

Verandering van de ene soort energie in een andere soort energie

Voorwerp of apparaat dat wamte levert

Marcella gaat een kampvuur maken met 700 gram hout (verbrandingswarmte 16 MJ/kg), hoeveel warmte komt er vrij als ze al het hout verbrand?

1. 22 857 143 J
2. 11 200 J
3. 11 200 000 J
4. 22857 J

Een lamp van 50 W brandt van 18.00 tot 21.30 uur. Bereken het energieverbruik.

P = 50 W ; t = 3,5 h = 12 600 s ; E = P x t

1. 0,175 J
2. 630 000 J
3. 175 J
4. 252 kWh

Van welke factoren hangt het vermogen van een elektrisch apparaat af?

1. Stroomsterkte en tijd
2. Vermogen en spanning
3. Spanning en tijd
4. Spanning en stroomsterkte

Maak opg. 4 (H6.1 ; p. 80) : Een elektrische frituurpan van 2200 W doet er 7,5 minuten over om de frituurolie te verhitten tot 180 °C, de temperatuur waarbij je met frituren kunt beginnen. Bereken hoeveel warmte de frituurpan in die tijd heeft geleverd (in kJ).  

Gegevens:

• P = 2200 W   ;   t = 7,5 min = 7,5 x 60 = 450 s

Gevraagd:

• Q = E = ? kJ

Formule:

• Q = E = P x t 

Uitwerking/antwoord:

• Q = 2200 x 450 = 990 000 J
• Q = 990 kJ 
  

MAAK: Opg 5 (H6.1 ; p. 80)

Sia’s waterkoker doet er 1,5 minuten over om 0,5 L kraanwater aan de kook te brengen.

Hoelang duurt het voordat het water kookt als Sia de waterkoker vult:

a)  met 250 ml kraanwater?

• Bij V = 500 ml => t = 90 s
• Nu V = 250 ml => t = ? s
• Volume is de helft van 500 ml => de tijd is ook de helft van 90 s = 45 s.
• de tijd is 45 seconden

b) met 1 L kraanwater?

• Nu V = 1000 ml => t = ? s
• Volume water is twee keer zo groot =>de tijd is ook twee keer zo groot => t = 180 s = 3 min

G

U

A

G

G

U

A