[natuurkunde] Warmte

Charlotteghi

Kan iemand mij helpen met het volgende vraagstuk? Ik vind namelijk niet met welke formules ik hieraan moet beginnen.

Een fietser met vermogen 40 W heeft een snelheid van 118 km/h. 80% werd omgezet in warmte en 20 % was nodig om de wrijvingskracht te overwinnen. De verdampingscapaciteit van water is 2260.10^3 J/kg. Hoeveel zweet werd er per minuut gevormd?

Alvast bedankt!

Jan van de Velde

Weet je dat watt eigenlijk een "erenaam" is voor de eenheid joule per seconde?

Charlotteghi

Dat weet ik dan nu

Maar heb nog steeds geen idee hoe ik verder moet...

Jan van de Velde

Laten we er dan eerst eens een wiskunde-redactiesommetje van maken:

Een fietser heeft een vermogen van 40 joule per seconde. 80% daarvan werd omgezet in warmte. Er is 2260.10^3 Joule nodig om 1 kg water te verdampen. Hoeveel zweet werd er in één minuut gevormd?

hoeveel joule warmte wordt er per seconde gegenereerd?
hoeveel joule is dat per minuut?
die hoeveelheid joules, hoeveel kg water kun je daarmee verdampen?

Charlotteghi

Moet ik dan 80 % van die 40 W nemen voor het antwoord op jouw eerste vraag?

Jan van de Velde

yep

een mensenlichaam is blijkbaar niet zo'n efficiënte machine

.

Charlotteghi

Dus er wordt 32 W warmte gegenereerd voor een snelheid van 118 km/h ?

Jan van de Velde

Ja, terechte vraag, die 118 km/h is er nogal over, en die 40 W vermogen is voor een fietser overigens ook erg laag.

Dit moet een idiote afdaling met wind mee zijn.

Wielrenners bij topprestaties over wat langere tijd (bijvoorbeeld een beklimming) werken toch wel op een vermogen van minstens 500-600 W, bij sprints kan dat tot dik over de kilowatt gaan.

lullige cijfertjes, maar trek je daar verder maar even niks van aan. Er wordt inderdaad 32 joule warmte per seconde gegenereerd.

Charlotteghi

Ja vond de logica er ook al niet in

Dus antwoord op jouw 2de vraag is 1920 J per minuut?

Hieruit kan ik dus afleiden dat die 1920 J = Q

=> 1920 = 2260 . m

<=> m = 0,84

Die snelheid heb je dus helemaal niet nodig?

Die 0,84 lijkt me in kg dus er wordt 840 g zweet per minuut gevormd, klopt dit?

Jan van de Velde

Charlotteghi schreef: ↑za 19 okt 2013, 12:07
Ja vond de logica er ook al niet in

Dus antwoord op jouw 2de vraag is 1920 J per minuut?

ja

Hieruit kan ik dus afleiden dat die 1920 J = Q

=> 1920 = 2260 . m

<=> m = 0,84

je vergeet die factor 10³

Die snelheid heb je dus helemaal niet nodig?

die staat er geheel voor Jan Joker bij. Kan een aantal redenen hebben:

- bewust toegevoegd overbodig gegeven. Doorziet de student de vraagstelling en kan hij/zij dus uit een hele pot met gegevens de nuttige plukken?

- er volgen nog subvragen waarbij die snelheid wel belangrijk wordt

- slordigheid bij het reduceren van een ingewikkelder vraag

Die 0,84 lijkt me in kg

aangezien je een energie in joule deelt door een verdampingswarmte in J/kg zal dat sommetje inderdaad geen troy ounces opleveren....

dus er wordt 840 g zweet per minuut gevormd, klopt dit?

afgezien van die factor 10³, ja.

Ik bedenk me trouwens dat die 118 km/h wel eens een typefout zou kunnen zijn: bij 18 km/h worden alle getallen al heel wat plausibeler.... (en 18 km/h zijn ook een mooie ronde 5 m/s voor vervolgsommetjes)

En nou je dit zo uitgewerkt hebt, zou het nou ook lukken met grootheden en natuurkundeformules?

E, P, t, Q, η, L_v

Charlotteghi

Die 118 km/h kan inderdaad een typfout zijn maar het staat zo wel in de opgave

Ok hartelijk bedankt!! Wanneer je een vraagstuk hebt ook met warmte, bv: "Een kogel van 10 g wordt met een snelheid van 2 m/s afgeschoten in paraffine. De kogel komt tot stilstand door wrijving. De massa van paraffine bedraagt 50g en de soortelijke warmtecapaciteit 400 J/kg.K. In de veronderstelling dat de constante warmte volledig door de paraffine wordt opgenomen bedraagt de temperatuurstijging van de paraffine..." Doet de snelheid er nu wel toe? Zo ja, via welke formule kan ik dan iets berekenen?

Jan van de Velde

Doet de snelheid er nu wel toe? Zo ja, via welke formule kan ik dan iets berekenen?

welke energie-omzetting vindt er plaats?

Ook hier weer een typefout denk ik? een kogel met een snelheid van 2 m/s? die gaat vast niet diep dat waxinelichtje in..... Die paraffine gaat vast niet veel warmer worden.

Charlotteghi

Het gaat hem ook over kleine temperatuurstijgingen. Er is een wrijving van de kogel met de paraffine dus ontstaat er een warmte, die zorgt voor de temperatuursverandering. Volgens mij gaat het als volgt:

F=0,010 . 9,8 = 0,098

P= F . v => P= 0,1962 . 2 dit is per seconde dus 11,7 Joule per minuut.

=> 11,7 W = 0,050 . 400 . delta T

=> delta T = 0,5

Klopt dit?

Jan van de Velde

nee, klopt geen hout van, op elke regel staat wel een denkfout. Je bent hier blind wat met formules aan het strooien zonder ook maar vaag te zien wat die formules eigenlijk betekenen, en wat de grootheden erin betekenen.

Jij gebruikt hier bijvoorbeeld F= m·a . Maar waar haal je in vredesnaam vandaan dat de versnelling 9,8 m/s² zou zijn?

je gaat dit consequenter moeten aanpakken

Ga alsjeblieft even terug naar je eerste oefening en die nu op een natuurkundige manier aanpakken

voor het principe daarvan zie deze [microcursus] systematisch rekenvragen oplossen

gegevens onder elkaar op een rijtje zetten, in symbolen

de vraag ook stellen, in symbolen (m_zweet/minuut = ?? kg/min)

en dan met de gegeven grootheden en formules waarin die te pas komen naar dat antwoord van 0,00084 kg rekenen. Dat zijn eigenlijk dezelfde stappen die je zette toen je het als wiskunde-redactiesommetje aanpakte, maar nou een stuk netter en overzichtelijker.

Als dat is gebeurd gaan we dezelfde techniek eens toepassen op dat kogeltje. Eerder heeft dat weinig zin als ik je zo blind naar F=m·a

zie grijpen.

Charlotteghi

Dus gegevens:

mkogel = 0,010 kg mparaffine=0,050 kg

v= 2m/s c=400 J/kg.K

Dit is alles wat we weten

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[natuurkunde] Warmte

Warmte

Re: Warmte

Re: Warmte

Re: Warmte

Re: Warmte

Re: Warmte

Re: Warmte

Re: Warmte

Re: Warmte

Re: Warmte

Re: Warmte

Re: Warmte

Re: Warmte

Re: Warmte

Re: Warmte