Les 13.1

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

Les 13.1
warmtestroom

Lesplanning:

1. Uitleg warmtestroom
2. Werken aan leerdoel 2
3. Demo: cappuccino
4. Afronden leerdoel 2

Volgende les bespreken we de toets.

Les 13.2

warmtestroom

Aan het einde van de les kan je

• rekenen met de soortelijke warmte;
• de warmtestroom door een opperlakte berekenen.

                 Voorkennis

Waarom zit in een spouwmuur isolatiemateriaal? Lucht is toch ook een slechte geleider.

En waarom is de buitenkant van het isolatiemateriaal bedekt met zilverkleurig folie?

Warmtestroom P (W)

Hoeveel warmte er per seconde door de dwarsdoorsnede stroomt. 

Wat beïnvloed de grootte van de warmtestroom door een muur?

Warmtestroom P (W)

Leid de eenheid van 

de thermische geleidbaarheid af. 

P=​d​​λ⋅A⋅ΔT​​

Voorbeeld

De lichaamstemperatuur van mensen is gemiddeld 37 graden Celsius. In een bepaalde omgeving verliest de huid 90 joule per seconde aan warmte. De huid van de gemiddelde mens heeft een oppervlakte van 1,80 m² en een dikte van 5,0 mm. De thermische geleidbaarheid van de huid is gelijk aan 2,5 x 10⁻² W m⁻¹ K⁻¹. 

Bereken de omgevingstemperatuur waarin waarin deze persoon zich bevindt.

Aan de slag

met leerdoel 2 

volgens de studiewijzer

HW voor de volgende les: afronden leerdoel 2

De wand bestaat uit 2 even dikke delen, echter van verschillende materialen. Welke van de twee delen geleid het beste?
De temperatuurverschillen blijven constant.

1. Deel A
2. Deel B

DEMO cappuchino 

probleem

Een cappuccino maak je door melk al roerend langzaam te verwarmen tot 65 ºC en vervolgens te kloppen. Bij een hogere melktemperatuur of te snel verwarmen is er een risico van een aangebrande smaak en schuimt het minder mooi. Bij een lagere temperatuur is de melk smaak iets minder zoet. De espresso zelf mag wel warmer zijn. In een café is er geen tijd voor langzaam

verwarmen. Wat doe je dan? Een cappuccinoapparaat in een café voegt heel heet water toe om de melk op te warmen. De maximale verdunning van melk met water die we acceptabel vinden is 10%. Een beetje verdunning is niet erg, aangezien espresso sterke koffie is met relatief weinig water. 

Maar hoe moeten we het hete water toevoegen?

Poging 1: water van 90 ºC

Bereken hoeveel gram water van 90 ºC je bij 50 mL melk van 5 ºC moet doen om de melk naar 65 ºC te brengen. Je mag aannemen dat de soortelijke warmte van melk gelijk is aan de soortelijke warmte van melk. 

Poging 2: heel heet water,
als het geen stoom zou worden

Stel dat het water niet zou verdampen en je het warmer dan
100 ºC kan maken. Bereken hoe hoog de temperatuur van 5 gram heet water (geen stoom) moet zijn opdat de temperatuur van 50 gram ‘melk’ 65 ºC wordt.

Poging 3: stoom van 100 ºC

Vbegin =                      

Tbegin = 

V_eind = 

T_eind = ongeveer 65 ⁰C

Bij ongeveer 62 graden brander uitzetten en bij 65 slangetje uit de maatbeker halen.

Waarom heb je zo weinig stoom nodig?

Condensatiewarmte van water is 2256 J/g

Poging 3: stoom van 100 ºC

Bereken hoeveel gram stoom van 100 ºC er bij 50 g ‘melk’ van 5 ºC moeten voegen opdat de temperatuur van de ‘melk’ 65 ºC wordt. 

Aan de slag

met leerdoel 2 

volgens de studiewijzer

HW voor de volgende les: afronden leerdoel 2