[Natuurkunde] Calorimetrie Oefeningen met oplossingen

Stef31

Beste studenten, docenten

Ik heb hier drie oefeningen gemaakt met mogelijke oplossingen maar weet niet als ze echt juist zijn of dat ik de juiste methode heb uitgevoerd.

Oefening 6-11

=========

Een brok ijs van 0.50 kg met een temperatuur van -10°C wordt in 3 kg water van 20°C geplaatst.

Welke temperatuur en fase krijgt dit geheel

Gegeven:

======

c (ijs) : 2.10 kJ/kg K

lv(ijs) : 333 kJ/kg K

c (water) : 4.186 kJ/kg K

m (ijs) : 0.50 kg

m (water) : 3 kg

T1 (ijs) : -10°C

T2 (water) : 20°C

Gevraagd:

=======

Welke temperatuur en fase krijgt dit geheel ?

Oplossing

======

1) 20°C naar 0°C eerst berekenen maar wat is het dan de verdampingswarmte want er wordt toch warmte ontrokken daar het warmte moet afstaan en moet er meer energie zijn als mijn redenering juist is

2) 0°C naar -10°C dus van water naar ijs dus weer warmte ontrekken

Denk je niet dat ik een stap ben vergeten?

3) Moet ik ook niet onderzoeken : 0°C naar +4°C ?

Ik ben hier echt het noorden kwijt, de theorie verstaat ik wel

Want warmte ontrekken is een lichaam op lagere temperatuur brengen dus meer energie toevoeren dat klopt toch he ?

Heb hier geen figuurtje van

Oefening 6-10

=========

Hoeveel energie moet een ijskast aan 1.5 kg water van 20°C ontrekken om ijs van -12°C te maken?

Gegeven:

======

c (ijs) : 2.10 kJ/kg K

lv(ijs) : 333 kJ/kg K

c (water) : 4.186 kJ/kg K

m (water) : 1.5 kg

T1 (ijs) : -12°C

T2 (water) : 20°C

Gevraagd:

=======

Hoeveelheid energie ? das toch Q

Oplossing

======

1) Q1 = m(water) * c(water) * T2 = 1.5 kg * 4.186 kJ/kg °C * 20°C = 125.58 kJ

2) Q2 = m(water) * Iv(ijs) = 1.5 kg * 333 kJ/ kg °C = 499.5 kJ

3) Q3 = m(water) * c(ijs) * (0°C - (-12°C)) = 1.5 kg * 2.10 kJ/kg °C * (0°C - (-12°C)) = 37.8 kJ

Qt = m(water) * c(water) * (20°C - 0°C) + m(water) * Iv (ijs) + m(water) * c(ijs) * (0°C - (-12°C)) = 125.58 kJ + 499.5 kJ + 37.8 kJ = 662.88 kJ

Oefening 6-9

=========

Gegeven:

======

Gevraagd:

=======

Oplossing

======

Jan van de Velde

1) 20°C naar 0°C eerst berekenen maar wat is het dan de verdampingswarmte want er wordt toch warmte ontrokken daar het warmte moet afstaan en moet er meer energie zijn als mijn redenering juist is

Wat moet je met een verdampingswarmte? Er verdampt niks. Een portie water koelt af. Hierbij komt warmte vrij. Er IS niet meer energie, er verhuist wat energie van punt 1 naar punt 2.

2) 0°C naar -10°C dus van water naar ijs dus weer warmte ontrekken

Waarom naar -10°C? Zou je die warmte van het afkoelende water niet gewoon gebruiken om je ijs op te warmen?Denk je niet dat ik een stap ben vergeten?

3) Moet ik ook niet onderzoeken : 0°C naar +4°C ?

waarom +4°C

Ik ben hier echt het noorden kwijt, de theorie verstaat ik wel Die theorie versta je blijkbaar minder goed dan je denkt, zie blauwe opmerking hierboven.

Want warmte ontrekken is een lichaam op lagere temperatuur brengen ja dus meer energie toevoeren dat klopt toch he ? nee Als je iets moet opwarmen moet je er energie aan toevoeren (pannetje water op het fornuis), en dus volgt automatisch, als je iets moet afkoelen moet je er warmte aan onttrekken.

bereken hoeveel warmte je nodig hebt om je ijs op te warmen tot 0°C (1)

bereken hoeveel warmte je nodig hebt om je ijs te smelten op 0°C (2)

bereken hoeveel warmte je vrij krijgt door je water af te koelen tot 0°C. (3)

die andere oefening ziet er goed uit. Bovenstaande is weinig meer dan een variatie daarop overigens, als je goed kijkt.

3 minus 2 minus 1 en je hebt nog warmte over of tekort voor 3,5 kg water van 0°C. Een overschot warmte gebruik je om je water op te warmen vanaf 0°C, een tekort win je terug door (een deel van) je water weer terug te laten stollen.

Stef31

[quote="Stefke29"]Beste studenten, docenten

Ik heb hier drie oefeningen gemaakt met mogelijke oplossingen maar weet niet als ze echt juist zijn of dat ik de juiste methode heb uitgevoerd.

Oefening 6-11

=========

Een brok ijs van 0.50 kg met een temperatuur van -10°C wordt in 3 kg water van 20°C geplaatst.

Welke temperatuur en fase krijgt dit geheel

Gegeven:

======

c (ijs) : 2.10 kJ/kg K

lv(ijs) : 333 kJ/kg K

c (water) : 4.186 kJ/kg K

m (ijs) : 0.50 kg

m (water) : 3 kg

T1 (ijs) : -10°C

T2 (water) : 20°C

Gevraagd:

=======

Welke temperatuur en fase krijgt dit geheel ?

Oplossing

======

1) 20°C naar 0°C eerst berekenen maar wat is het dan de verdampingswarmte want er wordt toch warmte ontrokken daar het warmte moet afstaan en moet er meer energie zijn als mijn redenering juist is

2) 0°C naar -10°C dus van water naar ijs dus weer warmte ontrekken

Denk je niet dat ik een stap ben vergeten?

3) Moet ik ook niet onderzoeken : 0°C naar +4°C ?

Ik ben hier echt het noorden kwijt, de theorie verstaat ik wel

Want warmte ontrekken is een lichaam op lagere temperatuur brengen dus meer energie toevoeren dat klopt toch he ?

Heb hier geen figuurtje van

Oefening 6-10

=========

Hoeveel energie moet een ijskast aan 1.5 kg water van 20°C ontrekken om ijs van -12°C te maken?

Gegeven:

======

c (ijs) : 2.10 kJ/kg K

lv(ijs) : 333 kJ/kg K

c (water) : 4.186 kJ/kg K

m (water) : 1.5 kg

T1 (ijs) : -12°C

T2 (water) : 20°C

Gevraagd:

=======

Hoeveelheid energie ? das toch Q

Oplossing

======

1) Q1 = m(water) * c(water) * T2 = 1.5 kg * 4.186 kJ/kg °C * 20°C = 125.58 kJ

2) Q2 = m(water) * Iv(ijs) = 1.5 kg * 333 kJ/ kg °C = 499.5 kJ

3) Q3 = m(water) * c(ijs) * (0°C - (-12°C)) = 1.5 kg * 2.10 kJ/kg °C * (0°C - (-12°C)) = 37.8 kJ

Qt = m(water) * c(water) * (20°C - 0°C) + m(water) * Iv (ijs) + m(water) * c(ijs) * (0°C - (-12°C)) = 125.58 kJ + 499.5 kJ + 37.8 kJ = 662.88 kJ

Oefening 6-8

=========

Gegeven:

======

Stel dat we 200 cm³ thee van 95°C in een glazen kom gieten die een begintemperatuur van 25°C heeft.

V (water) : 200 cm³ = 0.2 dm³ = 0.2 l

t (water) : 95°C

t (glas) : 25°C

c (water) : 4.186 kJ/kg °C

c (glas) : 0.84 kJ/kg °C

Gevraagd:

=======

Hoeveel bedraagt de uiteindelijke (eindtemperatuur) temperatuur van het geheel water wanneer er evenwicht is bereikt, aangenomen dat er geen warmte naar de omgeving wegstroomt?

Oplossing

======

1.) Berekenen van de massa van het water. We hebben enkel het volume en we zoeken de soortelijke massa van water op in een tabel.

Dichtheid = massa / Volume

rho = m / V

==> 1.0 g/cm³ = m / 0.2 dm³

m = rho / V = 1.0g/cm³ / 0.2 dm³ = 0.2 kg

2.) Opstellen van de warmtebalans:

=======================

OPGENOMEN WARMTE = AFGESTANE WARMTE

Q1 = m(water) * c(glas) * (teind - 25°C)

Q1 = 0.2 kg * 0.84 kJ/kg °C * (teind - 25°C)

Q2 = m(water) * c(water) * (95°C - teind)

Q2 = 0.2 kg * 4.186 kJ/kg °C * (95°C - teind)

Q1 = Q2

0.2 kg * 0.84 kJ/kg °C * (teind - 25°C) = 0.2 kg * 4.186 kJ/kg °C * (95°C -teind)

0.2 * teind * kJ/ °C - 0.2 * 25°C kJ / °C = 0.2 * 95°C kJ / °C - 0.2 * teind * kJ / °C

0.2 kJ / °C * teind - 5 kJ = 19 kJ - 0.2 kJ / °C * teind

0.2 kJ / °C * teind + 0.2 kJ / °C * teind = 19 kJ + 5 kJ

0.4 kJ / °C * teind = 24 kJ

teind = 24 kJ / 0.4 kJ / °C

teind = 60°C

De oplossing moet zijn 79°C wat heb ik hier fout gedaan?

Jan van de Velde

Q1 = m(water) * c(glas) * (teind - 25°C)

waarom vermenigvuldig je een massa water met een warmtecapaciteit van glas?

oh, en de oplossingsrichting van de andere opgaven staat ergens hierboven al.

Stef31

Jan van de Velde schreef:
Q1 = m(water) * c(glas) * (teind - 25°C)

waarom vermenigvuldig je een massa water met een warmtecapaciteit van glas?

Echt geen idee denk dat het zo is omdat je twee verschillende materialen hebt glas en water en die hebben toch beide een verschillende soortelijke warmte.?

Jan van de Velde

JA, EN DAAROM IS HET TOCH ZINLOOS OM DE MASSA WATER MET DE WARMTECAPACITEIT VAN GLAS TE VERMENIGVULDIGEN? Want dat zijn twee dingen die niets maar dan ook niets met elkaar te maken hebben.

Je hebt een bepaalde hoeveelheid glas met een bepaalde warmtecapaciteit die opwarmt, en een bepaalde hoeveelheid water met een bepaalde warmtecapaciteit die afkoelt.

Stef31

Jan van de Velde schreef:JA, EN DAAROM IS HET TOCH ZINLOOS OM DE MASSA WATER MET DE WARMTECAPACITEIT VAN GLAS TE VERMENIGVULDIGEN? Want dat zijn twee dingen die niets maar dan ook niets met elkaar te maken hebben.

Je hebt een bepaalde hoeveelheid glas met een bepaalde warmtecapaciteit die opwarmt, en een bepaalde hoeveelheid water met een bepaalde warmtecapaciteit die afkoelt.

Ja maar wat is dan die massa van het glas want staat nergens in de opgave vermeldt, dus wat moet ik hier verbeteren in de opgave?

Mag je de warmte balans ook omkeren van plaats?

AFGEVOERDE WARMTE = TOEGEVOERDE WARMTE in TOEGEVOERDE WARMTE = AFGEVOERDE WARMTE ?

Jan van de Velde

Mag je de warmte balans ook omkeren van plaats?

AFGEVOERDE WARMTE = TOEGEVOERDE WARMTE in TOEGEVOERDE WARMTE = AFGEVOERDE WARMTE ?

Dat mag in het geval van een isgelijk teken toch altijd? Anders zou het niet gelijk zijn.

En als je massa glas niet bekend is, is je opgave onoplosbaar.....

(of niet goed cq volledig overgenomen uit het boek)

Stef31

Jan van de Velde schreef:
Mag je de warmte balans ook omkeren van plaats?

AFGEVOERDE WARMTE = TOEGEVOERDE WARMTE in TOEGEVOERDE WARMTE = AFGEVOERDE WARMTE ?
Dat mag in het geval van een isgelijk teken toch altijd? Anders zou het niet gelijk zijn.

En als je massa glas niet bekend is, is je opgave onoplosbaar.....

(of niet goed cq volledig overgenomen uit het boek)

De opgave zoals in de cursus is :

=====================

Stel dat we 200cm³ thee van 95°C in een glazen kom gieten die een aanvangtemperatuur heeft van 25°C heeft.

Hoeveel bedraagt de uiteindelijke temperatuur van het geheel wanneer er evenwicht is bereikt, aangenomen dat er geen warmte naar de omgeving wegstroomt.

Blijkbaar is die massa dezelfde? raar is toch niet op te lossen?

Jan van de Velde

Zonder de massa van het glas is deze niet op te lossen.

Stef31

Stefke29 schreef:Beste studenten, docenten

Ik heb hier drie oefeningen gemaakt met mogelijke oplossingen maar weet niet als ze echt juist zijn of dat ik de juiste methode heb uitgevoerd.

Oefening 6-11

=========

Een brok ijs van 0.50 kg met een temperatuur van -10°C wordt in 3 kg water van 20°C geplaatst.

Welke temperatuur en fase krijgt dit geheel

Gegeven:

======

c (ijs) : 2.10 kJ/kg K

lv(ijs) : 333 kJ/kg K

c (water) : 4.186 kJ/kg K

m (ijs) : 0.50 kg

m (water) : 3 kg

T1 (ijs) : -10°C

T2 (water) : 20°C

Gevraagd:

=======

Welke temperatuur en fase krijgt dit geheel ?

Oplossing

======

1) 20°C naar 0°C eerst berekenen maar wat is het dan de verdampingswarmte want er wordt toch warmte ontrokken daar het warmte moet afstaan en moet er meer energie zijn als mijn redenering juist is

2) 0°C naar -10°C dus van water naar ijs dus weer warmte ontrekken

Denk je niet dat ik een stap ben vergeten?

3) Moet ik ook niet onderzoeken : 0°C naar +4°C ?

Ik ben hier echt het noorden kwijt, de theorie verstaat ik wel

Want warmte ontrekken is een lichaam op lagere temperatuur brengen dus meer energie toevoeren dat klopt toch he ?

Heb hier geen figuurtje van

Oefening 6-10

=========

Hoeveel energie moet een ijskast aan 1.5 kg water van 20°C ontrekken om ijs van -12°C te maken?

Gegeven:

======

c (ijs) : 2.10 kJ/kg K

lv(ijs) : 333 kJ/kg K

c (water) : 4.186 kJ/kg K

m (water) : 1.5 kg

T1 (ijs) : -12°C

T2 (water) : 20°C

Gevraagd:

=======

Hoeveelheid energie ? das toch Q

Oplossing

======

1) Q1 = m(water) * c(water) * T2 = 1.5 kg * 4.186 kJ/kg °C * 20°C = 125.58 kJ

2) Q2 = m(water) * Iv(ijs) = 1.5 kg * 333 kJ/ kg °C = 499.5 kJ

3) Q3 = m(water) * c(ijs) * (0°C - (-12°C)) = 1.5 kg * 2.10 kJ/kg °C * (0°C - (-12°C)) = 37.8 kJ

Qt = m(water) * c(water) * (20°C - 0°C) + m(water) * Iv (ijs) + m(water) * c(ijs) * (0°C - (-12°C)) = 125.58 kJ + 499.5 kJ + 37.8 kJ = 662.88 kJ

Oefening 6-9

=========

Stel dat we de soortelijke warmte van een nieuwe legering willen bepalen.

We verhitten daartoe een monster van die legering met een massa van 0.150 kg tot 540°C en plaatsen het dan snel in 400 g water van 10°C dat zich in een aluminuim beker van een massa van 0.2 kg van een joulemeter bevindt.

De massa van het isolerende omhulsel hoeven we niet te kennen, want we nemen aan dat de temperatuur van dit omhulsel nagenoeg constant blijft.

De uiteindelijke temperatuur (eindtemperatuur) van het geheel is 30,5 °C

Gegeven:

======

m(sample) = 0.15 kg

t1 = 540°C ==> T1 = 813 K

m(water) = 0.4 kg

t2 = 10°C ==> T2 = 283 K

m(al) = 0.2 kg

teind = 30.5°C

c (water) = 4.186 kJ/kgK

c (all) = 0.9 kJ/kgK

Gevraagd:

=======

c(legering) = ?

Oplossing

======

1.) als je meerdere massa's van materialen hebt gegeven moet je dan deze optellen of moet je van elk afzonderlijk de warmtecapaciteit berekenen dus van water + al + legering die je moet zoeken?

2.) Moet je hier terug de warmtebalans opstellen?

Q1 = m(sample) * c(sample) * Ts

Q1 = 0.15 kg * c(sample) * (813 - 303.5) K

Q1 = c(sample) * (0.15 kg * 813) K - (0.15 kg * 303.5) K

Q1 = c(sample) * (121.95 - 45.525) kgK

Q1 = c(sample) * 76.425 kgK

Q2 = m(water) * c(water) * Tw

Q2 = 0.4 kg * 4.186 kJ / kgK * (303.5 - 283) K

Q2 = 4.186 kJ /kgK * (0.4 kg * 303.5) K - (0.4 kg * 283) K

Q2 = 4.186 kJ /kgK * 8.2 kgK

Q3 = m(al) * c(al) * Tal

Q3 = 0.2 kg * 0.9 kJ / kgK * (303.5 - 283) K

Q3 = 0.9 kJ / kgK * (0.2 kg * 303.5) K - (0.2 kg * 283) K

Q3 = 0.9 kJ / kgK * 4.1 kgK

Q1 = Q2 + Q3

c(sample) * 76.425 kgK = 4.186 kJ /kgK * 8.2 kgK + 0.9 kJ / kgK * 4.1 kgK

Hier zit ik vast want kan die c nooit berekenen wat doe ik hier verkeerd?

Oplossing

======

Jan van de Velde

6-11 en 6-10 is nou al de derde keer dat ze hier volledig afgedrukt staan. Wat is je bedoeling hiermee? 6-10 was al goedgekeurd, van 6-11 heb ik jouw oplossing nog niet gezien ondanks de aangedragen tips.

Q1 = Q2 + Q3

c(sample) * 76.425 kgK = 4.186 kJ /kgK * 8.2 kgK + 0.9 kJ / kgK * 4.1 kgK

Hier zit ik vast want kan die c nooit berekenen wat doe ik hier verkeerd?

Waarom zit je dan in vredesnaam vast? Je kunt gewoon met breuken rekenen?

\(a\cdot b=c \cdot d + e \cdot f\)

\(a=\frac{c \cdot d + e \cdot f}{b}\)

Stef31

Zal die qoutes niet meer gebruiken ondertussen.

Dat komt dubbel omdat je niks kan wijzigen in de opgave want heb een oplossing gevonden maar weet niet als ze juist is

Ik heb nu de oplossing van 6-8 gevonden heb wel geen juiste oplossing om te controleren als het juist is

0.2 kg * teind * kJ / °C - 0.2 * 25°C * kJ / °C = 0.2 * 95°C * kJ/°C - 0.2 * teind

0.2 kg / °C * teind - 5 kJ = 19 kJ - 0.2 * kJ / °C * teind

0.2 kg / °C * teind + 0.2 * kJ / °C * teind = 19 kJ + 5 kJ

0.4 kg / °C * teind = 24 kJ

teind = 24 kJ / 0.4 kJ / °C

teind = 60°C

is dat juist voor die oefening?

Jan van de Velde

Zal die qoutes niet meer gebruiken ondertussen.

Dat is geen probleem hoor, je kunt, eenmaal gequote, toch uit die quote verwijderen wat er niet (meer) toe doet?

0.2 kg * teind * kJ /kg °C water- m glas * 25°C * kJ /kg °C glas = 0.2 * 95°C * kJ/°C - 0.2 nee, want dat is niet de massa van je glas * teind

en de rest gaat dus vanzelf niet goed meer. 0.2 kg / °C * teind - 5 kJ = 19 kJ - 0.2 * kJ / °C * teind

0.2 kg / °C * teind + 0.2 * kJ / °C * teind = 19 kJ + 5 kJ

0.4 kg / °C * teind = 24 kJ

teind = 24 kJ / 0.4 kJ / °C

teind = 60°C

Bovenstaand verhaal staat vol met illegale rekenhandelingen

en zo kom jij tot een oplossing voor een probleem waarvoor geen oplossing is bij gebrek aan gegevens.

w= water

g=glas

mw*cw*δTw + mg*cg*δTg = 0

δTw= 95°C - Teind

δTg= 25°C - Teind

mw*cw*(95-Teind) + mg*cg*(25-Teind) = 0

0,2*4,186*(95-Teind) +mg*0,84*(25-Teind) = 0

en nou heb je dus één vergelijking met twee onbekenden, en daar houdt het gewoon op.

Stef31

Stefke29 schreef:Zal die qoutes niet meer gebruiken ondertussen.

Dat komt dubbel omdat je niks kan wijzigen in de opgave want heb een oplossing gevonden maar weet niet als ze juist is

Ik heb nu de oplossing van 6-8 gevonden heb wel geen juiste oplossing om te controleren als het juist is

0.2 kg * teind * kJ / °C - 0.2 * 25°C * kJ / °C = 0.2 * 95°C * kJ/°C - 0.2 * teind

0.2 kg / °C * teind - 5 kJ = 19 kJ - 0.2 * kJ / °C * teind

0.2 kg / °C * teind + 0.2 * kJ / °C * teind = 19 kJ + 5 kJ

0.4 kg / °C * teind = 24 kJ

teind = 24 kJ / 0.4 kJ / °C

teind = 60°C

DEZE OPLOSSING IS DUS FOUT AANGEZIEN JE GEEN MASSA HEBT VAN GLAS !

is dat juist voor die oefening?

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[Natuurkunde] Calorimetrie Oefeningen met oplossingen

[Natuurkunde] Calorimetrie Oefeningen met oplossingen

Re: [Natuurkunde] Calorimetrie Oefeningen met oplossingen

Re: [Natuurkunde] Calorimetrie Oefeningen met oplossingen

Re: [Natuurkunde] Calorimetrie Oefeningen met oplossingen

Re: [Natuurkunde] Calorimetrie Oefeningen met oplossingen

Re: [Natuurkunde] Calorimetrie Oefeningen met oplossingen

Re: [Natuurkunde] Calorimetrie Oefeningen met oplossingen

Re: [Natuurkunde] Calorimetrie Oefeningen met oplossingen

Re: [Natuurkunde] Calorimetrie Oefeningen met oplossingen

Re: [Natuurkunde] Calorimetrie Oefeningen met oplossingen

Re: [Natuurkunde] Calorimetrie Oefeningen met oplossingen

Re: [Natuurkunde] Calorimetrie Oefeningen met oplossingen

Re: [Natuurkunde] Calorimetrie Oefeningen met oplossingen

Re: [Natuurkunde] Calorimetrie Oefeningen met oplossingen

Re: [Natuurkunde] Calorimetrie Oefeningen met oplossingen