Les 4: Verwarmen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Les 4: Verwarmen

• Uitleg 3.2 verwarmen
•  Oefenen met stencil
• Huiswerk check

Planning

Huiswerk volgende week: §2: 1 t/m 7, 10 én stencil

Voorkennis: 

• Wat was energie ook alweer?
• Wat is het verband tussen warmte en energie?   
• Wat is warmte eigenlijk? 

Waterkoker

• Welke energie-omzetting vindt er plaats? 
•  Hoe kan het dat water bij 100 graden verdampt? Wat gebeurt er dan met de moleculen? 
• Als ik warm water in een waterkoker doe, duurt het dan korter voor het water om te koken? 

Leerdoelen

3.2.1. Je kunt uitleggen dat bij energieomzettingen de kwantiteit (hoeveelheid energie) niet verandert, maar de kwaliteit (bruikbaarheid) wel.

3.2.2. Je kunt energieomzettingen weergeven in een energiestroomdiagram, rekening houdend met de wet van behoud van energie.

3.2.3. Je kunt uitleggen dat er toevoer van warmte nodig is om de temperatuur van een stof te laten stijgen.

3.2.4. Je kunt berekenen hoeveel energie nodig is om een stof in temperatuur te laten stijgen door de soortelijke warmte te gebruiken.

Een energiestroomdiagram geeft een energie-omzetting weer. 

Wet van behoud van energie

• Wat betekenen de woorden kwantiteit en kwaliteit? 
• Waarom is het relevant voor een warmteboiler?  
• Wet van behoud van energie: Energie kan niet ontstaan of verdwijnen. Bij een energie-omzetting blijft de kwantiteit hetzelfde. 
• De kwaliteit kan wel veranderen - omzetting naar een meer bruikbare vorm

Zonnepaneel

• Hoe kan je zien dat de kwantiteit hetzelfde blijft? 
• Welke energiesoort heeft de hoogste kwaliteit in dit geval? 

Maar wat gebeurt er nou met water als het warmer wordt? 

phet.colorado.edu

Warmte = Vorm van energie die de bewegingssnelheid van moleculen in een stof vergroot.

Formule

E = P x t

• Grootheden en eenheden
• Hoeveel energie kan een apparaat met een bepaald vermogen leveren in een bepaalde tijd?

Vraag

Anouck doet 100 gram water in een calorimeter en verwarmt het met een dompelaar van 12 W (figuur 4). Na 12 minuten is de temperatuur van het water gestegen van 19 °C naar 39 °C.

Bereken hoeveel warmte de dompelaar heeft geproduceerd.

Deze maak je in je schrift, je mag overleggen. 

Nakijken 

Gegeven:   m = 100 g       P = 12 W   
t = 12 min = 720 s         T1 = 19 °C         T2 = 39 °C 

Gevraagd:  E = ?

Formule: E = P x t

Berekenen: E = 12 x 720 = 8640

Check:    E = 8640 J

Wie had het goed? 

Caloriemeter

Meet hoeveel warmte nodig is om een stof te verwarmen. 

Om 1 gram water 1 graad Celcius te verwarmen is 4,2 Joule energie nodig. 

Soortelijke warmte

Soortelijke warmte c = De hoeveelheid warmte die nodig is om 1 g van een stof 1 °C in temperatuur te laten stijgen in J/(g °C).

Welke stof zou een hoge soortelijke warmte hebben? 
En welke een lage? 

Formule

Q = c · m · ΔT

• Grootheden en eenheden
• Δ?

Voorbeeldvraag

Een quooker verwarmt 1,5 L water van 20 °C tot 100 °C.

Bereken hoeveel elektrische energie de quooker daarbij moet omzetten. Ga ervan uit dat alle elektrische energie wordt gebruikt om het water te verwarmen.

De massa van 1,5 L water is 1500 g. De soortelijke warmte van water is 4,2 J/(g °C)

Nu jullie

De soortelijke warmte van water is 4,2 J/(g °C). Hoeveel energie kost het opwarmen van 2,0 kg water van 4,0 °C naar 60 °C? 

Deze maak je individueel in je schrift. 

Nakijken

Gegeven:     c = 4,2 J/(g °C)        m = 2,0 kg       

T1 = 4,0  °C    T2 = 60 °C

Gevraagd:  Q = ?

Formule: Q = c · m · ΔT

Berekenen:   Q = 4,2  ·  2,0 · (60-4,0) = 470,4 

Check:  470,4 J

Wie had dit goed? 

Formule omschrijven

Q = c · m · ΔT

• Wat doe je als je c wilt weten? 
• Wat doe je als je m wilt weten? 
• Wat doe je als je ΔT wilt weten? 

Aan de slag

• Maak het stencil op een los blaadje - deze lever je later in
• Stilte
• Je mag nu even geen vragen stellen. Ga door naar de volgende vraag als je er niet uit komt. 

Extra uitleg: Energie en vermogen

• E = P x t
• Eenheden en grootheden
• Stappenplan
• Hoe lang doet een lamp met een vermogen van 1 Watt erover om 1 Joule aan energie te leveren? 
•  Vera laat een lamp van 45 Watt per ongeluk 's nachts branden. Om 11 uur 's avonds deed die de lamp aan en in de ochtend om 8 uur deed die de lamp pas uit. Hoeveel energie heeft dit de lamp gekost? 

Uitleg: soortelijke warmte

• Q = c · m · ΔT
• Hoeveel energie kost het om 1 kg van een stof met een soortelijke warmte van 3 J/(g °C) met 1 graad Celcius te verwarmen?
• Uitleg met eenheden
• Hoe veel energie kost het om 3 gram water, met een soortelijke warmte van 4,2 J/(g °C), van 0 °C tot 100 °C te verwarmen? 

Nakijken

Nakijken

Nakijken

Schrijf voor jezelf op...

(In je schrift)

• Wat gaat er goed (bij het maken van deze opdrachten)?
• Waarin kan je nog verbeteren?
• Welke stappen kan je daarin maken? 

Aan de slag

§2: 1 t/m 7, 10

Huiswerk check

Leerdoelen

3.2.1. Je kunt uitleggen dat bij energieomzettingen de kwantiteit (hoeveelheid energie) niet verandert, maar de kwaliteit (bruikbaarheid) wel.

3.2.2. Je kunt energieomzettingen weergeven in een energiestroomdiagram, rekening houdend met de wet van behoud van energie.

3.2.3. Je kunt uitleggen dat er toevoer van warmte nodig is om de temperatuur van een stof te laten stijgen.

3.2.4. Je kunt berekenen hoeveel energie nodig is om een stof in temperatuur te laten stijgen door de soortelijke warmte te gebruiken.