Convectiestromen

• Nask / Techniek
• Voortgezet speciaal onderwijs

Convectiestromen

Convectiestromen?

Wat is dat?  

Convectie?

 

Weet jij al wat convectie is?

1. Convectie ie een standaard kledingstuk wat uit een fabriek komt in standaard maten.
2. Convectie gebruiken ze in het zuiden van het land bij de carnaval om over andere mensen heen te gooien in de polonaise.
3. Convectie is warmtestroming via een gas of vloeistof. Dit kan plaatsvinden doordat bijvoorbeeld een een verschil in temperatuur een verschil in dichtheid veroorzaakt.
4. Convectie is een dure naam voor de verstandhouding tussen mensen en/of bedrijven welke de verbinding aan geeft.

Convectie:

Convectie is warmtestroming via een gas of vloeistof. Dit kan plaatsvinden doordat een verschil in temperatuur een verschil in dichtheid veroorzaakt, maar ook door een drukverschil.

In het laatste geval is er sprake van gedwongen convectie.

(wikipedia)

Duidelijk toch?

No worries, deze les gaan we leren: 

-Wat convectie is.

-Waar wij convectie gebruiken.

-Waar convectie een rol speelt in onze natuur.

- Hoe we zelf convectie in lucht aan 

   kunnen tonen.

Convectie:

Zoals bijna iedereen eigenlijk wel weet stijgt warme lucht op.

Hiernaast zie je allemaal hete luchtballonnen.

Hoe komt het dat de ballonnen met meerdere mensen toch kunnen vliegen?

Een hete luchtballon kan vliegen.........

1. Door de mega aerodymische vormgeving van de ballon.
2. Doordat de hete lucht in de ballon een veel grotere dichtheid heeft dan de lucht er om heen.
3. Doordat de hete lucht in de ballon een veel kleinere dichtheid heeft dan de lucht er om heen.
4. Door de wind, net zoals een vlieger heb je heel veel wind nodig om op te stijgen.

Dus hete lucht heeft een lagere dichtheid dan "koude" lucht, dit maakt dat hete lucht minder zwaar is per liter dan koude lucht.

Komt je dit bekend voor?

Proefje: frisse laagjes drank?

Het proefje wat we thuis hebben uitgevoerd. 

Dat proefje waar de olijfolie op het water blijft drijven en de honing naar beneden viel?

Hoe kwam dat ook alweer?

De drijvende eigenschappen
van water, olie en honing komen
door ........

1. de vraag van de producten drijven de prijs op, dus dat zal er wel mee te maken hebben.
2. het gewicht van de stoffen. Immers honing is zwaarder dan water, water is zwaarder dan olie.
3. het gewicht van de stoffen. Immers honing is lichter dan water, water is minder zwaar dan olie.
4. de geschiedenis, immers mirre is een oude vorm van olie en was bijna net zo duur als water en honing in de woestijn.

Dichtheid

Zoals je hiernaast in tabel 12 uit het binas boekje ziet, dan zie je dat de dichtheid gemeten is bij T=273 K en het een aantal kilo per kubieke meter is.

Dichtheid zuurstof

Tabel 11 geeft dus dat zuurstof van 273 Kelvin een soortelijke massa (dichtheid) heeft van 1,43 kg per 1000 liter.

Even wat verder zoeken geeft ons tabel 40A waarin zuurstof bij 298 Kelvin een soortelijke massa (dichtheid) heeft van 1,31 kg per 1000 liter.

Dus (298 - 273 =) 25 graden temperatuurverschil geeft al een verschil van 1,43-1,31= 0.12 kg per 1000 liter.

Hoe groot zou het volume zijn van een luchtballon? 

Wat zou het temperatuurverschil van de lucht zijn in de ballon en er buiten?

Hoeveel kilo zou de ballon eigenlijk mee kunnen nemen aan gewicht?

Luchtballon:

Een luchtballon heeft een inhoud van ongeveer 2500        (2500 000 liter)

De temperatuur van de lucht inde ballon is ongeveer 105 tot 120 graden Celsius.

Zonder heel precies de tabellen er bij te pakken gaan we er van uit dat het verschil ongeveer 100 graden is van de lucht in de ballon en buiten de ballon. 

Ongeveer 100 graden verschil geeft ongeveer 400 gram (0,4 kg) per 1000 liter (1       )

0,4  kg x 2500        =  1000 kg  

De ballon kan dus ongeveer 1000 kg aan materialen en mensen meenemen puur door het verschil in temperatuur. 

M​3​​

M​3​​

M​3​​

????

Wat heeft die ballon te maken met ons convectie verhaal?

Wat heeft die ballon met ons convectie verhaal te maken?

1. Niks, maar het vult wel lekker op al die lucht
2. Het gaat er om, om heel duidelijk te laten zien dat hete lucht stijgt en dat er best veel kracht bij komt kijken
3. Hete lucht ballonnen zijn leuk om over te praten
4. Het gaat er om dat convectie iets anders zijn dan een standaard kleding lijn.

Convectie

Zoals wel blijkt uit het verhaal met de luchtballon stijgt warme lucht omdat warme lucht lichter is. 

Dit heet convectie.

Zoals je op het plaatje hiernaast ziet gebruiken we radiatoren doordat deze met convectie stromen de hele  kamer lekker warm krijgen.

Natuurlijke convectie

Natuurlijke Convectie

Iedereen kent het wel, lekker op vakantie.

Hele dag lekker in de zon gelegen, maar.....

Op het einde van de middag, begint de lucht donker te worden, begint het harder te waaien.........Noodweer!

Doordat de hele dag het zonnetje heeft geschenen, is het mogelijk dat er veel water met de warme stijgende lucht naar boven is gegaan. Ver boven het dauwpunt is al dat water gecondenseerd in gigantische wolken. Al deze wolken zorgen ervoor dat de temperatuur snel verandert, dauwpunt zakt weg en alle wolken moeten hun lading kwijt, tegelijk! 

Regen, heel veel regen!

Net na het eten klaart het weer op en je kunt die avond heerlijk in een afgekoelde tent slapen.

    

Natuurlijke convectie

Zoals we al vertelden is convectie het gevolg van verschil in soortelijke massa welke door temperatuurverschil wordt gecreëerd.

Dit kan natuurlijk in gassen (lucht) maar ook in bijvoorbeeld vloeistoffen zoals water of magma. ( lava in de aardkorst ).

Bij aardrijkskunde zul je leren hoe groot het gevolg kan zijn als een convectiestroom in de oceaan zomaar haar koers wijzigt.  

(El Nino en La Nina effect)

Convectiestromen

1. Vinden plaats bij zowel vloeistoffen als gassen.
2. Vinden plaats doordat er verschil in soortelijke dichtheid is ontstaan door temperatuur of druk.
3. Vinden zowel in huis als buiten in de natuur plaats.
4. Volgens mij zijn alle 3 antwoorden goed

Convectiestromen

1. Kunnen grote invloed hebben op het weer.
2. Kunnen grote invloed uitoefenen op de temperatuur in jouw kamer
3. Kunnen grote invloed uitoefenen op het klimaat.
4. Alle drie de antwoorden zijn goed

Convectiestromen

1. Zijn afhankelijk van het verschil in soortelijk gewicht.
2. Het verschil in soortelijk gewicht is te beinvloeden door bijvoorbeeld temperatuur.
3. De temperatuur kan de convectiestroom dus in-direct beinvloeden.
4. Alle 3 de antwoorden zijn goed

Jouw beurt!

Proefje Convectiestroming in lucht.

Inleiding:

Als je lucht op één plaats verwarmt, zal de lucht op die plaats uitzetten. De warme lucht is "lichter" dan de koude lucht er om heen en dat merk je.

Doel:

Bij deze proef zie je hoe in lucht die je plaatselijk verwarmt, een convectiestroming ontstaat.

Wat ben je nodig

- Brander (of thuis; 3 waxinelichtjes)

- Lucifers of aansteker om de  

   waxinelichtjes of brander aan te 

   steken.

- Stuk stevig papier of dun karton

- Een dun touwtje (circa 60 cm)

- Pen of stift om te tekenen

- Schaar om te knippen

teken en knip het plaatje uit van hiernaast.

In je Nova Havo/VWO 1 en 2 bladerboek a bladzijde 136 kun je het figuur van hiernaast vinden. 

Als je geen Nova boek hebt moet je even bij je mail kijken, dan heb ik daar een PDF bijgesloten met het figuur van hiernaast.

Bijna zo ver

Zodra je het figuur over hebt getrokken op een dik stuk papier of een dun stuk karton dan kun je de "wokkel" uit gaan knippen.

In de punt kun je een gaatje prikken met de punt van je schaar.

Hier kun je touwtje doorheen steken en vast maken.

Bijna zo ver

Als je het touwtje hebt bevestigt aan je wokkel. Leg dan je wokkel en het touwtje even aan de kant.

Je steekt nu eerst de gasbrander aan en zet deze op de kleine blauwe vlam, of als je thuis werkt, je steekt 3 waxine lichtjes aan.

Je bent er helemaal klaar voor. Wokkel ligt op je te wachten, brander of kaarsjes staan aan. Je houd straks je hand eerst 30 cm boven de vlammen, wat voel je?

Je houd straks je hand eerst 30 cm naast de vlammen, wat voel je?

Is er een verschil te voelen met je hand boven de vlammen?

Kun je ook in eigen woorden verklaren waarom je een verschil zou moeten voelen tussen je hand boven de kaars en naast de kaars?

We gaan zometeen de wokkel ongeveer 30 cm boven de vlammen houden. Wat denk je dat er gaat gebeuren?

Filmpje!

Op de volgende slide staat een filmpje met een demonstratieproef.

Dit filmpje komt van de site van NVON. Deze meneer doet voor wat de bedoeling is.

Let op de hoogte boven het vuur, let op de lengte van het touwtje en let op wat er gebeurt.

https://youtu.be/zETGwhb2XwE

Nu je het filmpje hebt gezien mag je de proef zelf ook uitvoeren.
Wat zijn jouw waarnemingen?

Maak nu een foto van jouw proefopstelling met jou in de hoofdrol. Natuurlijk mag je iemand vragen om die foto te maken! Plak die foto hier in het antwoord.

Kun je nu ook in je eigen taal verklaren waarom er gebeurt wat je hebt waargenomen?
Voor de bonuspunten zou je ook de woorden
convectiestroom, stroming en warmte kunnen gebruiken.

Even opletten nog!

op de volgende 2 slides staat leerlingen die het proefje op school hebben gemaakt.

Graag zou ik van jullie weten wat gaat er goed bij deze leerlingen en wat gaat er minder goed bij deze leerlingen?

Let vooral op uitvoer instructie, veiligheid en motivatie!

Wat is jou opgevallen bij het bekijken van de 2 filmpjes?
Vul hier in wat er goed gaat.

Wat is jou opgevallen bij het bekijken van de 2 filmpjes?
Vul hier in wat er minder goed gaat.

Schrijf in normaal nederlands wat jij hebt geleerd van deze les en dit practicum.

Wat vond je van deze les?

1. Leuk, morgen weer!
2. Gaat de bel al bijna? Saai, ik weet bijna niet meer waar ik mijn hoofd neer moet leggen.
3. Zo de brandweer is nog even aan het nablussen, begin ik daarna weer opnieuw.
4. Gaat wel, ben toch liever iets anders aan het doen