Hoofdstuk 7: Stoffen en Materialen - Paragraaf 2: Warmte

Belangrijke Concepten

• Temperatuur: Maat voor de hoeveelheid kinetische energie van atomen en moleculen.
  • Hoge temperatuur = hoge beweging van atomen en moleculen.
  • Eenheid: Kelvin (K)
    • Omrekening: °C + 273,15 = K
    • Absolute nulpunt: -273,15 °C = 0 K

Wet van Behoud van Energie

• Totale hoeveelheid energie vooraf = totale hoeveelheid energie achteraf.
  • Hoeveelheid ingaande energie = hoeveelheid uitgaande warmte.
  • Q op (opgenomen warmte) = Q af (afgestane warmte).

Formules voor Warmte

1. Warmte van Vloeistoffen:
   Q = C * M * ΔT
   • Q = hoeveelheid warmte (Joule)
   • C = soortelijke warmte (J/kg·K)
   • M = massa (kg)
   • ΔT = temperatuurverschil (K of °C)
2. Warmte voor Faseovergangen:
   Q = smeltwarmte * M of verdampingswarmte * M

Rekenvoorbeeld: De heer Fruit op de Noordpool

• Situatie: 10 dagen onderzoek, verwarmt 2 kg ijs van -20 °C tot 55 °C.
• Gasfles: 1 liter, rendement 65%, gebruik aardgas.

Stap 1: TQ-diagram teken

• Drie periodes:
  1. Verwarmen van -20 °C tot 0 °C (ijs)
  2. Smelten (0 °C)
  3. Verwarmen van 0 °C tot 55 °C (water)

Berekeningen:

1. Van -20 °C tot 0 °C:
   Q = 22.100 J/kg·K * 2 kg * 20 K = 88.000 Joule

2. Smelten van IJs:
   Smeltwarmte = 3,34 * 10^5 J/kg
   Q (smelten) = 3,34 * 10^5 J/kg * 2 kg = 668.000 Joule

3. Van 0 °C tot 55 °C (water):
   C (water) = 4187 J/kg·K
   ΔT = 55 K
   Q = 4187 J/kg·K * 2 kg * 55 K = 460.570 Joule

Totale Warmte

• Totale Q = 88.000 + 668.000 + 460.570 = 1.216.570 Joule

TQ-diagram

• T (°C) op de verticale as, Q (Joule) op de horizontale as.
• Benoem de assen en geef een titel. Gebruik een lineaal voor rechte lijnen.

Vraag B: Aantal gasflessen

• Formule: Aantal flessen = Totale benodigde energie / Energie per gasfles
  • Totale energie (10 dagen) = 1.216.570 Joule * 10 = 12.165.700 Joule
  • Energie per gasfles = rendement * volume * verbrandingswaarde
    • RV = 31,65 MJ/m³
    • 1 liter = 0,001 m³
    • Totale energie per gasfles = 0,001 m³ * 31,65 MJ/m³ * 0,65 = 20.572,5 Joule

Aantal flessen berekenen:

• Aantal flessen = 12.165.700 Joule / 20.572,5 Joule = 591,4 ≈ 600 gasflessen.

Conclusies van de Video

• Begrippen: Absolute temperatuur en soortelijke warmte.
• Berekeningen van benodigde warmte om een massa op te warmen.
• TQ-diagram maken en interpreteren.

Opmerkingen

• Let op significantie bij berekeningen.
• Gebruik onafgeronde getallen tot eindresultaat.

Feedback

• Geef een duimpje omhoog en abonneer voor meer video's. Vragen kunnen in de reacties gesteld worden.