SO H 5 Energieomzetting

Maak bij het so gebruik vaqn de volgende gegevens:

De soortelijke warmte van water  is 4,2 J/g°C

Verbrandingswarmte van aardgas is 32 MJ/m³

De dichtheid van water is 1gram per ml.

1. Je gaat elektrische energie omzetten in warmte. Dat doe je met een verwarmingsspiraal. Het vermogen van dat verwarmingsspiraal is 250 Watt. Je hangt die in een bakje met 300 ml water Dat water heeft een temperatuur van 19 °C. Na precies 4 minuten verwarmen is het water 61 °C warm geworden.
   
   a. Bereken hoeveel warmte er door de verwarmingsspiraal is afgegeven in die 4  

          minuten.

      b. Bereken hoeveel warmte het water heeft opgenomen tijdens het verwarmen.

      c. Er zit een verschil tussen de uitkomst van a en die van b. Verklaar dat verschil

Uitwerking:

De gedachte:  Er wordt warmte afgegeven door een elektrisch apparaat. Daarvoor heb je de formule E = P x t    Die warmte wordt opgenomen door een stof (water) en daarvoor heb je de formule Q = m x c x ΔT

 

a. E = P x t    E = 250 Watt x 240 seconde   E = 60000 Joule

b. Q = m x c x ΔT    Q = 300gram x 4,2 x (61-19)   Q = 52920 Joule

c. Er gaat natuurlijk altijd warmte verloren en die gaat dan dus niet naar het water.

2. Je hebt een blokje aluminium van 80 gram in kokend water liggen. Je haalt dat snel uit dat kokend water en stop hem in een beker waar 200 gram water in zit. De temperatuur van dat water is precies 17,7 °C   Je mag aannemen dat al de warmte van het blokje aluminium naar het water gaat. De eindtemperatuur van het geheel is 24 °C.
   
   a. Bereken hoeveel warmte het water heeft gekregen van het blokje metaal.
   b. Bereken de soortelijke warmte van dit blokje aluminium.
   
    

Uitwerking:

 

De gedachte: Een blok metaal dat in komend water ligt is 100 graden heet. Als je dat in een bakje koud water gooit dan zal dat blok metaal afkoelen. Het water krijgt die warmte en zal dus opwarmen. Uiteindelijk bereiken ze allebei dezelfde eindtemperatuur. 

a. Water neem warmte op:        Q = m x c x ΔT     Q =  200gram x 4,2 x (24-17,7)
                                                  Q =  5292 Joule

b. Het blokje geeft warmte af en als er niets verloren gaat dan is dat natuurlijk precies zoveel

    als het water aan warmt ekrijgt.

    Q = m x c x ΔT      5292Joule = 80gram x c x (100- 24)  c  =   5292 / (80 x 76)
                                                              c = 0,87  J/g°C
                                        

 

3. Je gaat chemische energie omzetten in warmte. Daarvoor neem je een gasbrander die je aansluit op een gasmeter. In een beker doe je 400 ml water. Daar zet je de brander onder. Als je precies 5 liter gas hebt verbrand stop je met verwarmen. Het water was 20°C.   Neem aan dat precies de helft van de warmte va de brander ook naar het water gegaan is. De rest is verloren warmte.
   
   a. Bereken hoeveel warmte er door de brander is geproduceerd.
   b. Bereken hoeveel warmte er naar het water is gegaan.
   c. Bereken wat de eindtemperatuur van het water wordt.

Uitwerking:

De gedachte: Er wordt nu warmte afgegeven door aardgas te verbranden. Daarvoor is de formule  Q = verbrandingswarmte x hoeveelheid. Voor aardgas geldt dat de verbrandingswarmte 32 MJ per m³ is  ofwel 32.000 Joule per Liter.

1. Q = 5 x 32.000 = 160.000 Joule
2. Als de helft naar het water gaat dan is dat natuurlijk 80000 Joule
3. Het water neemt dus die warmte op en daarvoor is de formule
   Q = m x c x ΔT      80000 = 400gram x 4,3 x ΔT
                                  80000 = 1680 x ΔT
                                  ΔT = 80000/1680
                                  ΔT = 47,6°C
   Let op als het water 20 graden was en 47,6 graden warmer wordt dan is het uiteindelijk 67,7 graden warm