[natuurkunde] hoeveelheid stoom die geproduceerd wordt

wetenschappers

Een smid dompelt een gloeiend stuk ijzer van 2,00 kg met een temperatuur 1200 °C in 800 g water van 50,0 °C. L_v(w) =2260000 J/kg c_Fe = 450 J/(kg.°C) c_w = 4190 J/kg.°C

Hoeveel stoom zal geproduceerd worden?

<A> 364 g

<B> 220 g

<C> 206 g

<D> 186 g

Hoe moet je dit oplossen als je niet weet wat je eindtemperatuur is?

Jan van de Velde

Omdat er geen gegevens zijn omtrent de soortelijke warmtecapaciteit van stoom mag je er van uitgaan dat de stoom niet warmer wordt dan 100°C.

Ga er verder van uit dat de volledige hoeveelheid water eerst wordt opgewarmd tot 100°C alvorens er stoom ontstaat. (lijkt me een veilige veronderstelling als je ca. een kwart liter ijzer in ca. driekwartliter water doopt)

wetenschappers

En hoe moet je dan je vergelijking opschrijven om de massa stoom te vinden? Want ik weet echt niet hoe ik er moet aan beginnen.

Jan van de Velde

bereken eerst eens hoeveel warmte vrijkomt als je dat ijzer afkoelt naar 100°C.

dan hoeveel warmte er nodig is om dat water op te warmen tot 100°C.

wetenschappers

is de vergelijking dan:

m. 2260000+m.4190.100+2.(1200-100) = 2,0.(1200-100).450 ???

Jan van de Velde

nee. De massa "m" stoom die ontstaat is niet gelijk aan de massa water die opwarmt, en bovendien wordt dat water dan geen 100°C warmer.

Ga nou eens even niet met totale vergelijkingen gooien, daarmee maak je de zaak ook voor jezelf nodeloos opoverzichtelijk. .

Even bedenken wat er gebeurt:

Je douwt een heet stuk ijzer in water. Hierdoor koelt het ijzer af (stap 1) en warmt het water op (stap 2). Verder dan tot 100°C kan dat water niet opwarmen. Als er warmte overschiet wordt hiermee stoom gevormd (stap 3).

Bereken dus eens in aparte overzichtelijke stappen:

- hoeveel warmte vrijkomt als je dat ijzer afkoelt van 1200 naar 100°C.

- hoeveel warmte er nodig is om alle water op te warmen van 80 tot 100°C.

en het energieverschil tussen die twee kun je dan gebruiken om een nog nader te berekenen massa water van 100°C om te zetten in stoom van 100°C.

Zie eventueel eens in de [microcursus] warmtecapaciteit deel 2: de rekenbladmethode hoe je zoiets met een eenvoudige rekentabel kunt oplossen.

wetenschappers

Q₂= m.c.ΔT

= 2.(1200 - 100).450

= 990000J

Q₁= 0,800. 4190. (100 - 80)

= 67040J

warmte die overschiet waarmee stoom wordt gemaakt = ΔQ = Q₂ - Q₁= 922960J

ΔQ = m.c.ΔT

922960 = m. 4190. 100

m= 2,20 kg

Maar het antwoord is A

?

Jan van de Velde

wetenschappers schreef: ↑do 26 jul 2012, 18:38
warmte die overschiet waarmee stoom wordt gemaakt = ΔQ = Q₂ - Q₁= 922960J

ΔQ = m.c.ΔT

922960 = m. 4190. 100

?

Punt een hebben we bij de overgang van water naar stoom niet te maken met de soortelijke warmtecapaciteit van water (ca 4190 J/kg·K) maar met de soortelijke verdampingswarmte.

Punt twee doet de temperatuur waarbij die verdamping plaatsvindt gebeurt er (in de praktijk) niet toe. De factor T komt dus niet meer in de van toepassing zijnde formule voor. (laat staan ΔT, want de temperatuur verandert hierbij niet, laat staan met 100°C).

Misschien nuttig om alle basisprincipes nog eens rustig tot je te laten doordringen:

[microcursus] warmtecapaciteit deel 1: basisbegrippen

wetenschappers

ΔQ= m.L_v

m= 922930/2260000 = 0,439 kg

???

Jan van de Velde

Mijn rekenmachine zegt dan 408 gram, maar dat is het dan ook wel.

Geen van de gegeven antwoorden klopt. Terugrekenend vermoed ik dat de opsteller een inklopfout heeft gemaakt en 822930 J heeft gebruikt. Dat geeft dan namelijk netjes antwoord A.

Tot slot, don't try this at home. Er ontstaat hierbij zo'n ¾ kuub stoom, ineens, dat potje water gaat explosief overkoken......

wetenschappers

Bedankt voor de uitleg.

Margriet

Naar mijn idee is antwoord A correct.

IJzer afkoelen tot 100 graden komt vrij:

2,0 X 450 x(1200-100) = 99,0 x 10 ⁴ J

Water opwarmen nodig:

0,8 X 4191 x (100-50) = 16,8 x 10 ⁴ J

Blijft voor stoomvorming:

82,2 x 10 ⁴ J

82,2 x 10 ⁴J / 2,26 x 10 ⁶ J/kg = 0,364 kg stoom

Jan van de Velde

Margriet heeft gelijk.

Ik las eerder iets verkeerd:

- hoeveel warmte er nodig is om alle water op te warmen van 80 tot 100°C.

Daar had 50 moeten staan

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[natuurkunde] hoeveelheid stoom die geproduceerd wordt

hoeveelheid stoom die geproduceerd wordt

Re: hoeveelheid stoom die geproduceerd wordt

Re: hoeveelheid stoom die geproduceerd wordt

Re: hoeveelheid stoom die geproduceerd wordt

Re: hoeveelheid stoom die geproduceerd wordt

Re: hoeveelheid stoom die geproduceerd wordt

Re: hoeveelheid stoom die geproduceerd wordt

Re: hoeveelheid stoom die geproduceerd wordt

Re: hoeveelheid stoom die geproduceerd wordt

Re: hoeveelheid stoom die geproduceerd wordt

Re: hoeveelheid stoom die geproduceerd wordt

Re: hoeveelheid stoom die geproduceerd wordt

Re: hoeveelheid stoom die geproduceerd wordt