Hfst 5 Warmte en temperatuur

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4,5

Hfst 5 Warmte en temperatuur

Het molecuulmodel

• Iedere stof bestaat uit moleculen
• Tussen de moleculen zit ruimte
• De moleculen bewegen altijd
• De moleculen trekken elkaar aan

Molecuulmodel

Ken je de 3 belangrijkste eigenschappen van het molecuulmodel? Daarmee kun je de macroscopische eigenschappen op microscopisch niveau verklaren.

Het molecuulmodel

• De moleculen bewegen, dus ze hebben bewegingsenergie.
• Dit heet ook wel: kinetische energie
• De kinetische energie van de moleculen = de temperatuur

Fase, faseovergang en deeltjesmodel.

rijpen

Vervluchtigen

temperatuurschaal

• celsius schaal
  smeltpunt van ijs: 0° C 
  kookpunt van water: 100 ° C
  
  
• kelvin schaal: zelfde stapgrootte
  0 K is absolute nultpunt:
  -273.15 °C

Manieren warmtetransport.

Straling                       geleiding                                  stroming

3 soorten warmtetransport

Chemische energie

Chemische energie is dus de energie die in brandstoffen zit en dat vrijkomt bij verbranding. Zie BINAS 28 B.

Voor vloeistoffen en gassen:

Voor vaste stoffen:

r is de stookwaarde per volume of massa...

E​ch​​=r​v​​⋅V

E​ch​​=r​m​​⋅m

Debiet

Debiet (Q) is de hoeveelheid vloeistof/gas die door een leiding stroomt per seconde.

Let op! Het symbool voor warmte en debiet is hetzelfde, maar het betekent totaal iets anders!

Debiet

Stel we vullen een zwembad met een tuinslang. 

Het volume water dat per tijdseenheid uit de slang komt noemen het debiet. Debiet wordt bijvoorbeeld gemeten in m³/s of L/s. De formule voor debiet is

                                               of

waarin:

Q   = debiet (m³/s)

ΔV = volume (m³)

Δt  = tijdsduur (s)

Het debiet kun je ook uitrekenen met de stroomsnelheid. Want, debiet is het volume (ΔV ) wat gedurende een bepaalde tijd (Δt) doorstroomt.

De doorsnede (A) van een buis is

En het volume dat per seconde stroomt is dan

met v = stroomsnelheid in (m/s)

Q=​Δt​​ΔV​​

A=πr​2​​

Q=A.v

Q=A.v

Q   = debiet (m³/s)

A = doorsnede (m²) 

v = stroomsnelheid (m/s)

Warmtestroom

Hoeveelheid warmte die per seconde ergens door heen stroomt.

Warmtestroom

Warmtestroom door een glazen ruit

 

Hoe groter de oppervlakte, hoe meer warmte er doorheen kan

Hoe groter de dikte, hoe moeilijker dat wordt

Hoe groter het temperatuurverschil, hoe meer stroming ontstaat

P=​t​​Q​​

P=​d​​A⋅ΔT​​⋅λ

[λ]=​m​2​​⋅K​​W⋅m​​=​m⋅K​​W​​

warmtegeleidingscoëfficiënt = thermische geleidbaarheid

Rekenen met warmtestroom

Warmtestroom (Q)                                     Watt (W)

Warmtegeleidingscoefficient (λ)        Watt per meter per Kelvin ((W/m)/K)

Oppervlakte (m)                                           Vierkante meters (m2)

Temperatuursverandering 

Temperatuurverschil* (ΔT)                     Kelvin (K) of graden Celsius (ºC)             *tussen beide zijden van het materiaal

Dikte van het materiaal (d)                      Meter (m)

P=λ⋅A⋅​d​​ΔT​​

Wanneer welke formule?

Als de temperatuur van een stof toe- of afneemt:

Als warmte door een oppervlak stroomt:

P=λ⋅A⋅​d​​ΔT​​

Q=c⋅m⋅ΔT

Q=c⋅ρ⋅V⋅ΔT

Soortelijke warmte

 

• De formule voor de soortelijke warmte is:
  
• 
  

Hoe werkt een warmtepomp?

Energie ("warmte") stroomt altijd van hoge temperatuur naar lage.

Maar hoe kun je dan koude buitenlucht gebruiken om je huis te verwarmen?? 

Uitleg in de volgende video!

Rendement

Het rendement geeft aan hoeveel procent nuttig gebruikt wordt. 

Rendement berekenen

η=​E​totaal​​​​E​nuttig​​​​⋅100

η=​P​totaal​​​​P​nuttig​​​​⋅100

%

%