[natuurkunde] water en stoom

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Berichten: 927

water en stoom

   Een afgesloten thermisch geïsoleerd vat bevat 200 g ijs op 0.0 °C. Via een leiding wordt aan het ijs 100 g stoom met een temperatuur van 200 °C toegevoegd. Na enige tijd zit er dan in het vat:
 
(a)        ijs en water
(b)        water
(c)*       water en stoom
(d)        stoom
 
Toon aan met berekeningen. 
 
Antwoord C is de uitkomst, maar de berekeningen : 
 
0,2*2200+0,2*335000+0,2*4186* T = 0,1 * Cstoom * T 
 
 
0,2*2200+0,2*335000+0,2*4186* 200 = 0,1 * Cstoom * 200
 
kan iemand me helpen verbeteren aub?

Berichten: 1.617

Re: water en stoom

Uiteindelijk krijg je een evenwicht. Dan heeft alle water (ijs, water stoom) dezelfde temperatuur.
De mogelijkheden zijn in het algemeen:
 
- ijs van 0 graden of kouder
- ijs en water van 0 graden, 
- water tussen 0 en 100 graden
- water en stoom van 100 graden
- stoom van 100 graden of meer
 
Wat gebeurt er: De stoom zal eerst afkoelen tot 100 graden en de warmte afgeven aan het ijs.
 
Bepaal hoeveel warmte de stoom afgeeft als het afkoelt tot 100 graden.
Bepaal of al het ijs smelt, zo niet hoeveel ijs en water er is
Met de warmte die over is: bepaal de temperatuur van het water
Als het water 100 graden is en er is warmte over: bepaal hoeveel het water verdampt
Als alle water verdampt en er is nog warmte over: bepaal hoeveel 300g(!) stoom van 100 graden opwarmt
 
Ga na of er evenwicht is, dan ben je klaar.
Zo nee bepaal wat de volgende stap is (zal te maken hebben met condenseren van stoom van 100 graden).

Berichten: 927

Re: water en stoom

Qijswater = 0,1*4186J / K * (100-200) = - 41860 J
Qijs = 0,2kg * 2200 J /kg * (0-0 ) = 0 J
Qwater = 4186 * 100 * 0,2 kg = 8320 J
 Qwaterstoom = (100-0)*14100*0,2kg = 
Qstoom =  0,3 kg * 1410 J /kg  * (200-100) = 42300J
 
 
- wilt iemand aub verbeteren aub?
- hoe kan men nagaan of er evenwicht is ?

Berichten: 1.617

Re: water en stoom

Stap voor stap aub, eerst begrijpen en niet zomaar wat berekeningen opschrijven.
Beantwoord de volgende vragen:
 
1) hoeveel warmte geeft 100g stoom af als het afkoelt van 200 graden tot 100 graden
2) hoeveel warmte heeft 200g ijs nodig om te smelten.
 
Uit het antwoord bepaal je:
- Of: al het ijs smelt. Bepaal dan hoeveel warmte er dan nog over is en hoeveel het water daarmee opwarmt
- Of: niet al het ijs smelt. Bepaal dan hoeveel ijs er nog over is.
 
Maak vervolgens een overzicht van wat er over is: hoeveelheid ijs van 0 graden (als er nog ijs over is, waarom 0 graden?), hoeveelheid water en temperatuur water (wat is de temperatuur van het water als er nog ijs over is?), hoeveelheid stoom en temperatuur stoom.
 
 
Als je dat hebt gedaan ben je klaar voor de volgende stap.
 
toevoeging: Er is evenwicht als alles dezelfde temperatuur heeft.
Warmte stroomt van hoge temperatuur naar lage temperatuur. Zolang het stroomt is er geen evenwicht.

Berichten: 927

Re: water en stoom

1) Qstoom = 1410 J/kgK * 0,1 kg * (100 - 200) = 14100 J 
2) Qijssmelten = 0,2 kg * 2200J/kg * (0-100) = 440000J (ik weet eigenlijk hier niet goed wat de begintemperatuur moet zijn?)

Berichten: 1.617

Re: water en stoom

Je begint toch met 200g ijs van 0 graden? Dat ijs smelt.
 
Zo te zien begrijp je nog niet helemaal hoe smelten werkt en wat smeltwarmte is.
Het is nodig dat je je daarin verdiept. Voordat je het antwoord op onderstaande vragen weet en begrijpt heeft het geen zin om verder te rekenen.
 
Eerst:
1. Hoeveel warmte heb je nodig om 200g ijs van 0 graden te laten smelten?
2. Wat is het ijs geworden als het is gesmolten?
3. Welke temperatuur heeft dat dan nadat je juist genoeg warmte hebt toegevoegd om het te laten smelten?
4. Als je meer warmte toevoegt, wat gebeurt er dan?
 
Daarna:
5. Je hebt 200g ijs. Als je minder warmte toevoegt dan nodig is om al het ijs te laten smelten, wat houd je dan over?
6. Hoe bepaal je de verhouding van wat je overhoudt (in woorden, zonder rekenen)?
7. Welke temperatuur heeft wat je overhoudt nu?

Berichten: 927

Re: water en stoom

ik bedoelde eigenlijk dat ik niet goed de eindtemperatuur wist?

Berichten: 1.617

Re: water en stoom

Eindtemperatuur van wat? Verdiep je eerst in het probleem en in mijn uitleg als die je een beetje aanspreekt. Als je mijn uitleg niet begrijpt zeg het dan even, dan laat ik het aan een ander over.
 
ps.
Ik zie dat je al na 2 minuten na mijn laatste post je vraag herhaalt. Die 2 minuten is onvoldoende om tot je door te laten dringen wat ik je probeer te vertellen. Als je je niet serieus in de problemen verdiept en alleen maar uit bent op het correct invullen van formules ben je hier aan het verkeerde adres (bij mij wel in ieder geval). Natuurkunde is niet goochelen met formules maar het is begrijpen hoe het in elkaar zit. Als je het begrijpt dan komen die formules vanzelf wel, iedereen kan optellen, aftrekken en vermenigvuldigen.

Berichten: 927

Re: water en stoom

De eindtemperatuur van dat ijs

Berichten: 927

Re: water en stoom

dan los ik de vragen op:
 
1. Q = 0,2 * 22000 (0 - 0) = 0 J (begintemperatuur is 0 en we moeten naar nul gaan om te gaan smelten.
2. water
2. 0
4. opwarmen --> verdampen
5. ?
6. ? 
7. ? vraagtens betekent dat ik het niet weet, kan iemand helpen hiermee aub?

Berichten: 1.617

Re: water en stoom

Choco__ schreef: dan los ik de vragen op:
 
1. Q = 0,2 * 22000 (0 - 0) = 0 J (begintemperatuur is 0 en we moeten naar nul gaan om te gaan smelten.
AvU: niet correct het is al 0 graden, zie smeltwarmte
 
2. water
AvU: correct
 
2. 0
AvU 0 graden Celcius is het antwoord op vraag 3
 
 
4. opwarmen --> verdampen
AvU correct
 
 
5. ?
Zie smeltwarmte
 
6. ?
Zie smeltwarmte
 
7. ?
Zie smeltwarmte
 
vraagtens betekent dat ik het niet weet, kan iemand helpen hiermee aub?
 
Smeltwarmte
Het is duidelijk waar je vastloopt. Je begrijpt nog niet helemaal wat smeltwarmte is (vraag 5 tm. 7).
 
- Als je ijs opwarmt, dan warmt het eerst op tot 0 graden. 
-> Je gebruikt hiervoor de soortelijke warmte van ijs.
Maar dat gebeurt hier niet want het ijs is al nul graden.
 
- Om ijs te laten smelten, moet je smeltwarmte toevoegen, 
-> Je gebruikt nu de smeltwarmte van ijs
- Als je (bijvoorbeeld) de helft van de smeltwarmte toevoegt, dan smelt de helft van het ijs en de rest blijft water. 
- De temperatuur tijdens de faseovergang van het ijs en het water blijft 0 graden want alle warmte wordt gebruikt om het ijs te doen smelten.
 
- Totdat alle ijs gesmolten is, alles is dan water en het water kan nu worden opgewarmd.
-> Daarvoor gebruik je de soortelijke warmte van water
 
Is dit nu duidelijk? Dan kun je verder.

Berichten: 927

Re: water en stoom

1. Hoeveel warmte heb je nodig om 200g ijs van 0 graden te laten smelten?
Qijs = 335000 J / kg * 0,2 kg = 67000 J 
 
5. Je hebt 200g ijs. Als je minder warmte toevoegt dan nodig is om al het ijs te laten smelten, wat houd je dan over?
Q = 4186 J / kgK * 0,2kg * (Te -O)    --> water warmt op tot bepaalde temperatuur, wat is hier dan die temperatuur?
 
7. Welke temperatuur heeft wat je overhoudt nu? 0 graden

Berichten: 1.617

Re: water en stoom

Nog niet goed maar het gaat al iets beter maar je moet je meer in de theorie verdiepen en dat je het tot je door laat dringen. Goed lezen is ook een kunst (hoor wie t zegt... ;) ).
 
Zie inlines hier onder.
Volgende poging...
 
Choco__ schreef:  
1. Hoeveel warmte heb je nodig om 200g ijs van 0 graden te laten smelten?
Qijs = 335000 J / kg * 0,2 kg = 67000 J 
 
AvU: correct. Je moet de smeltwarmte hebben
 
5. Je hebt 200g ijs. Als je minder warmte toevoegt dan nodig is om al het ijs te laten smelten, wat houd je dan over?
Q = 4186 J / kgK * 0,2kg * (Te -O)    --> water warmt op tot bepaalde temperatuur, wat is hier dan die temperatuur?
 
AvU: fout. Potverdrie, het antwoord staat in mijn vorige post.... Lezen!
 
 
7. Welke temperatuur heeft wat je overhoudt nu? 0 graden
AvU: gek genoeg weet je dit wel. Waarom vraag je hier boven wat die temperatuur is als je het kennelijk weet?
 

Berichten: 927

Re: water en stoom

5. de rest blijft water. 
 
de rest was juist neem ik aan, toch

Berichten: 1.617

Re: water en stoom

Het gaat niet om goed of fout. Dat is absoluut niet boeiend. Enige waar het om gaat is of je het begrijpt. Waarom zou je anders dit soort rare problemen op moeten lossen  ;)
 
Laat maar zien dat je het begrijpt. Wat is je oplossing voor het probleem? Ik zeg oplossing... het eindantwoord is -zoals gezegd- niet boeiend.

Reageer