H6 warmte paragraaf 2

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

H2 warmte

Paragraaf 2 warmte en temperatuur

warmtebronnen

Met warmtebronnen kun je stoffen verwarmen. 

Voorbeelden van warmtebronnen zijn:

 een fornuis,

 kachel, 

CV,  

dompelaar, 

broodrooster, 

waterkoker, etc. 

. 

Noem drie elektrische
warmtebronnen

Noem twee chemische
warmtebronnen

elektrische energie omzetten in warmte

Een dompelaar is een warmtebron die elektrische energie omzet in warmte (Q). 

Dit proces is zeer efficient, dat wil zeggen dat bijna alle elektrische energie wordt omgezet in warmte. Niet de volle 100% wordt omgezet in warmte, maar het percentage dat wordt omgezet in warmte komt hier zo dichtbij, dat je er in alle opdrachten vanuit mag gaan dat 100% van de elektrische energie wordt omgezet in warmte (tenzij anders staat vermeld). Als 100% van de elektrische energie (E elektrisch) wordt omgezet in warmte(Q), dan is de warmte energie dus gelijk aan de elektrische energie, dus:

Q = E elektrisch

Welke letter wordt gebruikt voor warmte?

Zoek in BINAS de formule op voor het berekenen van elektrische energie en noteer deze hier.

Als alle elektrische energie wordt omgezet in warmte, wat geld er dan? …… = …….. vul de juiste twee letters in met daar tussen een =-teken

vul in:

Q = E = …… X …..

warmte energie berekenen

Om de hoeveelheid warmte energie te berekenen kun je dus de elektrische energie uit rekenen, omdat 100% van alle elektrische energie wordt omgezet in warmte (tenzij anders staat vermeld). 

Stel een apparaat verbruikt 40 J aan stroom, dan ontstaat er dus ook 40 J aan warmte. 

Om de elektrische energie uit te kunnen rekenen gebruik je de formule E= P xt

warmte energie

wanneer een apparaat 100% van de elektrisch energie omzet in warmte (je mag hier altijd vanuit gaan, tenzij anders staat vermeld), dan kun je de warmte energie berekenen met:

Q = (E =)  P x t 

(P = U x I  en  E = P x t —> E = U x I x t —> (E elektrisch) = Q = U x I x t)

P = vermogen in watt

t = tijd in seconden

Q = warmte energie in Joule

voorbeeld som warmte berekenen

Pauline heeft een waterkoker met een vermogen van 950W. Deze waterkoker heeft binnen 2 minuten en 56 seconden het water gekookt. Bereken hoeveel elektrische energie in Joule is omgezet in warmte energie. (alle elektrische energie wordt omgezet in warmte / rendement is 100%)

antwoord warmte berekenen

gegeven:

P = 950W

t = 2 minuten en 56s = 176s

gevraagd:

Eelektrisch of Q = ? J

formule:

Q = P x t = 950 x 176 = 167200 J

voorbeeld som 2 warmte berekenen

Nick heeft een strijkijzer die werkt op netspanning (230V). De stroomsterkte door het strijkijzer loopt is 4,3A. Het strijkijzer staat 9 minuten en 11 seconden aan. Bereken hoeveel elektrische energie in Joule is omgezet in warmte energie. (alle elektrische energie wordt omgezet in warmte / rendement is 100%)

antwoord som 2 warmte berekenen

gegeven:

U = 230V

I = 4,3A

t = 9 minuten en 11s = 551s

gevraagd:

 Q = ? J (Q = E elektrisch)

antwoord som 2 warmte berekenen

formule:

Q = E = P x t 

P = U x I

P = 230 x 4,3 = 989W

Q  = E = P x t

Q = E = 989 x 551 = 544.939 J

formules warmte

(Q=)E=P⋅t

(Q=)E=U⋅I⋅t

Hoeveel graden Celsius is kamertemperatuur?

1. 0
2. 15
3. 20
4. 25

Hoeveel graden wordt bedoeld met lichaamstemperatuur?

1. 35
2. 36
3. 37
4. 38

Een dompelaar heeft een vermogen van 1500W. Thijs verwarmt zijn glas water ermee, zodat hij er straks thee van kan trekken. Binnen 45 seconden vindt hij zijn water heet genoeg. Hoeveel warmte heeft de dompelaar geleverd aan het water in joule? alleen het getal noteren, geen eenheid!

Een waterkoker heeft een vermogen van 1800W. De waterkoker doet er 2 minuten en 24 seconden over voordat het water kookt. Alle elektrische energie wordt omgezet in warmte. Hoeveel warmte heeft de waterkoker geleverd in joule?

Een dompelaar werkt op netspanning (U = 230V). De stroomsterkte door de dompelaar is 8,7A. De dompelaar doet er 3 minuten en 38 seconden over voordat het water kookt. Alle elektrische energie wordt omgezet in warmte. Hoeveel warmte heeft de waterkoker geleverd in joule?

Extra / verdieping

HOEF JE NIET TE MAKEN!!!!

soortelijke warmte

Hoe lang het duurt om een stof op te warmen hangt van een aantal zaken af. Ten eerste de hoeveelheid van de stof die je hebt. Een klein steelpannetje met klein bodempje water heb je sneller aan de kook dan een grote soeppan vol met water. tevens maakt het af wat de begin temperatuur van de stof is en hoe warm je de stof wilt hebben. Wanneer de stof al op kamertempertuur (20 graden) is is deze sneller opgewarmt tot 100 graden, dan wanneer de stof maar 5 graden is. En ook de soort stof maakt een verschil. De ene stof neemt makkelijker warmte op dan de andere stof. Hoe snel een stof opwarmt hangt dus af van:

soort stof

hoeveelheid van de stof

verschil in temperatuur

soortelijke warmte

Hoe snel een stof opwarmt hangt dus af van:

soort stof —> de soortelijke warmte van een stof in J/g/Kkun je opzoeken in BINAS

de soortelijke warmte is een constante, dus korten we soortelijke warmte af met de letter C (staat per stof in binas tabel 15, 16 en 17)

hoeveelheid van de stof  —> de massa in gram, dus afkorting m.

verschil in temperatuur —>      T  in Kelvin

Δ

Q=C⋅m⋅ΔT

ΔT=T​eind​​−T​begin​​

formules warmte

(Q=)E=P⋅t

Q=C​w​​⋅m⋅ΔT

Q=Q

P⋅t=C​w​​⋅m⋅ΔT

(Q=)E=U⋅I⋅t

U⋅I⋅t=C​w​​⋅m⋅ΔT

voorbeeld som soortelijke warmte

Sidra heeft een dompelaar met een vermogen van 2000W. Ze wil hiermee het water voor het baby badje opwarmen. ze heeft alleen beschikking over water op kamertemperatuur (20 graden Celsius), omdat de CV-ketel net kapot is gegaan. Sidra vult het babybadje met 14,6L water op kamertemperatuur. Water voor baby’s moet op lichaamstemperatuur (37graden Celsius) zijn. 

A.) Zoek de soortelijke warmte van water op.

B.) zoek de dichtheid van water op.

C.) Zoek de formule voor de dichtheid op.

D.) bereken met de formule voor de dichtheid uit wat de massa van 14,6L water is.

E.) Bereken het temperatuur verschil.

F.) Bereken de hoeveelheid warmte (Q) die geleverd moet wordendoor de dompelaar.

G.) Bereken hoe lang de dompelaar hier over doet.

voorbeeld som soortelijke warmte

A.) Cw = 4,18 J/g/K

B.)               1,00 g/cm^3

C.)        

             

D.) V = 14,6 L = 14,6 dm^3 = 14600 cm^3

1,00 g/cm^3

m = 1,00 x 14600 = 14600g

E.) 

ρ=​v​​m​​

ρ

ρ=

ρ=

m=ρ⋅v

ΔT=T​eind​​−T​begin​​=37−20=17

voorbeeld som soortelijke warmte

F.) 

Q = 4,18 x 14600 x 17 = 1037476J

G.) Q = P x t  —> t = Q / P

t = 1037476 / 2000 = 518,738s = 8,64... minuten (8 minuten en 39 seconden) 

ρ=

Q=C​w​​⋅m⋅ΔT

Timothy heeft een waterkoker, waarmee hij 250mL water verwarmt van kamertemperatuur tot 100 graden. Bereken hoeveel warmte energie (Q) in Joule hier voor nodig is. Alleen het getal invullen, geen eenheid!

Amal heeft een dompelaar met een vermogen van 1000W, waarmee ze 3,0L water verwarmt van kamertemperatuur tot 60 graden. Hoeveel seconden doet amal hier over? (Tip bereken eerst Q met Cw m en T)