Shoutbox

De shoutbox wordt geladen...

energie en warmte

Samenvatting Natuurkunde


Niveau: 4 HAVO

Taal:

Opmerking:


Bekeken: 6581 keer


Beoordeling


Dit huiswerk delen & naar vrienden sturen




Natuurkunde 1
Hoofdstuk 6

Je hebt verschillende fases van stoffen. Deze kun je door middel van de stof te verwarmen of af te koelen veranderen.
De vaste fase:
- moleculen zitten op vaste plaatsen, dicht bij elkaar, het voorwerp heeft een eigen vorm.
- als je de temperatuur verhoogt, dan gaan de moleculen heftiger trillen. Ze hebben
daarvoor ruimte nodig; de afstand tussen de moleculen wordt groter. (Een vast
voorwerp zet uit als de temperatuur stijgt)
- Het volume van een vast voorwerp is vrijwel niet groter of kleiner te maken.
Vloeibare fase:
- moleculen zitten niet op vaste plaatsen, dus het voorwerp heeft geen eigen vorm.
- de afstand tussen moleculen in vloeibare fase is groter dan in de vaste fase.
(Uitzondering: ijs en ijzer. Zij krimpen tijdens het smelten)
- Het volume van een vloeibare stof is niet groter of kleiner te maken.
Gasvormige fase:
- de moleculen bewegen kriskras door elkaar, en het voorwerp heeft dus geen eigen vorm.
- Gasvormige stoffen kunnen zich verspreiden; dus gassen hebben geen eigen volume.
- en hoeveelheid gas kun je gemakkelijk samenpersen, omdat gassen geen eigen volume
hebben. (fietspomp)
Molecuultheorie:
- een molecuul van een stof is het kleinste deeltje van die stof
- moleculen bewegen
- tussen de moleculen bevindt zich een volkomen lege ruimte. (intermoleculaire ruimte)
- verhoog je de temperatuur, dan gaan de moleculen sneller bewegen.
Moleculen zijn opgebouwd uit atomen.
De temperatuur van een stof is een maat voor de gemiddelde snelheid van de moleculen.
- werking van een vloeistofthermometer berust op het verschijnsel van uitzetting,
- allerlaagste temperatuur is het absolute nulpunt.
- Absolute temperatuur van een stof; maat voor de gemiddelde snelheid van de moleculen
- Het absolute nulpunt ligt bij -273.15 °C of 0 K
T=t+273
- T= temperatuur in K
- t= temperatuur in °C
Bij het berekenen van temperatuur verschil maakt het niet uit of dit in graad Celsius of in Kelvin is; Δt = ΔT
Warmte is een vorm van energie, en de eenheid is joule (J)
- afstaan en opnemen van warmte is het overdragen van energie door een voorwerp met
hogere temperatuur aan een voorwerp met een lagere temperatuur.



Overdracht van warmte kan op drie manieren plaatsvinden:
- warmtegeleiding: geven de moleculen (door onderlinge botsingen) kinetische energie aan
elkaar door:
-metalen en alliages(mengsels van metalen) zijn goede/zeer goede warmtegeleiders
-andere vaste stoffen zijn slechte warmtegeleiders, evenals vloeistoffen
-gassen zijn zeer slechte warmte geleiders.
- stilstaande tussenstof.
-warmtestroming: nemen de moleculen kinetische energie met zich mee en geven die
elders voor een deel af. Dit kan alleen bij vloeistoffen en gassen.
- warm water gaat omhoog, koud water komt ervoor in de plaats, dat weer wordt
verwarmd en weer opstijgt. Zo gaat het water circuleren.
- bewegende tussenstof
-temperatuurstraling: elk voorwerp zendt straling uit, en wel des te meer naarmate zijn
temperatuur hoger is.
-Straling kan ook door vacuüm gaan.
-Bij absorptie van straling vindt omzetting plaats van stralingsenergie in kinetische
energie van de moleculen. De moleculen gaan dan sneller bewegen, en de
temperatuur stijgt.
-Een voorwerp dat veel straling kan uitzenden, kan ook veel straling absorberen
(gerekend per seconde en per vierkante meter oppervlak)
-geen tussenstof
centrale verwarming:
-In de ketel wordt aardgas of olie verbrand. De warmte die daarbij vrijkomt, wordt
vooral door straling aan de buizen van de warmtewisselaar afgegeven.
-De buizen van de warmtewisselaar geleiden de warmte en geven die vervolgens aan
het water door.
-Het verwarmde water geeft door stroming warmte aan de radiatoren af.
-De luchtlagen die in contact zijn met de radiatoren worden door geleiding verwarmt.
-De radiatoren geven door straling warmte af.
Soortelijke warmte van een stof: geeft aan hoeveel warmte er nodig is om één kilogram van die stof één graad Celsius in temperatuur te laten stijgen.
-de hoeveelheid warmte die nodig is, kun je berekenen door de soortelijke warmte te
vermenigvuldigen met de massa en het temperatuurverschil:
Q = m · c · ΔT m = Q : (c · ΔT) c = Q : (m · ΔT) ΔT = Q : (m· c)
m = massa in kilogram
c = soortelijke warmte in joule per kilogram per Kelvin/˚C
T = temperatuur verschil in ˚C
Q= de hoeveelheid warmte die nodig is in joule
Deze formule wordt gebruikt bij een bepaalde hoeveelheid stof.
Een joulemeter noem je ‘ideaal’ als er absoluut geen warmte-uitwisseling met de omgeving plaatsvindt. Voor het warmte-uitwisselingsproces binnen zo’n joulemeter geldt dan:
hoeveelheid opgenomen warmte is gelijk aan hoeveelheid afgestane warmte:
Qop = Qaf
Warmtecapaciteit van een voorwerp geeft aan: hoeveel warmte er nodig is om het voorwerp één graad Celsius in temperatuur te laten stijgen.
De hoeveelheid warmte die een voorwerp opneemt of afstaat, kun je berekenen door:
Q = C · ΔT C = Q : ·ΔT ΔT = Q : C
Q = de hoeveelheid warmte die nodig is in joule
C = de warmtecapaciteit in joule per graad Celsius (J/˚C) (J/K)
T = temperatuurverschil in ˚C
Deze formule wordt gebruikt bij een voorwerp.
Warmtekrachtkoppeling (WKK-installatie): een installatie die elektriciteit (kracht) opwekt en warmte voor verwarmingen produceert. Rendement is 84%.
Windturbine: wordt gebruikt voor het opwekken van elektriciteit (windgenerator). De windenergie (kinetische energie van stromende lucht) wordt omgezet in elektrische energie. Het afgegeven elektrisch vermogen hangt sterk af van de windsnelheid en de wiekdiameter.
Zonnecel: zet de stralingsenergie van invallend zonlicht rechtstreeks om in elektrische energie.
Zonnecollector: hierin bevind zich een zwarte plaat waarin een koperen buis is gelegd. Door deze buis stroomt water. De zwarte plaat absorbeert de invallende zonnestraling. Daardoor stijgt het water dat in de buis stroomt.
Energie die vrijkomt bij de verbranding van 1 gram vet = 38 kJ
Energie die vrijkomt bij de verbranding van 1 gram koolhydraten = 17 kJ
Energie die vrijkomt bij de verbranding van 1 gram eiwitten = 17 kJ
Energie die vrijkomt bij de verbranding van 1 gram alcohol = 21 kJ
Basaal metabolisme: de minimale energie die het lichaam per tijdseenheid nodig heeft om te blijven functioneren. Deze is voor iedereen verschillend en afhankelijk van leeftijd, sekse en lichaamsgrootte.
Het warmteverlies per tijdseenheid wordt bepaal door het oppervlakte A van je lichaam. De energieproductie per tijdseenheid wordt bepaald door het volume V van je lichaam. Je kunt dan zeggen, hoe groter de verhouding A/V is des te groter het basaal metabolisme.
Vermogen berekenen:
P = ∆E : t ∆E= P · t t = ∆E : P
P= vermogen in joule/seconde (J/s)
∆E = hoeveelheid energie in joule.
t = tijdsduur in seconde
1 joule per seconde = 1 Watt
Deze formule wordt gebruikt bij een (elektrisch) verwarmingselement:
Q = P · t P = Q : t t = Q : P
Q = de hoeveelheid warmte die nodig is in joule
P = vermogen in joule/seconde (J/s)
t = tijdsduur in seconde
Het menselijk lichaam kan warmte aan de omgeving afstaan door geleiding, straling, stroming en verdamping.
-warmteafgifte door verdamping neemt sterk toe zodra de lichaamstemperatuur
boven de 37˚C komt.