[natuurkunde] Warmtestroom door hout/glas
Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood
-
- Berichten: 13
Warmtestroom door hout/glas
De vraag komt uit Newton, Biofysica en luidt als volgt:
Een houten plaat van 1,5m lang, 1,3m breed en 5,0cm dik wordt voor een kapot raam gespijkerd. De ruit van 5,0mm dik was ingegooid. Het glas is geheel vewrijderd en het kozijn is met een plaat dichtgemaakt. In de ruimte is het 21C en buiten slechts 8,0C. In de tabel staan enkele gegevens van het gebruikte hout en glas.
A) Bereken de warmtestroom door de plaat hout.
Dit is mij gelukt met de formule P = lambda * A * (deltaT/d). Lambda is een constante, de warmtegeleidingscoëfficiënt, A de oppervlakte, deltaT het temperatuurverschil en d de dikte van het materiaal. In de tabel staat dat de lambda voor hout 0,4 is. Dit gaf mij na invullen de volgende formula: 0,4 * (1,3*1,5) * (13/0,05) en het resultaat was 202,8W. Dit bleek goed te zijn volgens de correctie.
B) Bereken hoeveel meer of minder warmtestroom is door de plaat hout vergeleken met glas.
Hier loop ik vast. Ik vul hetzelfde in, maar verander nu de gegevens voor glas. De tabel geeft mij 0,03 als lambda. Er staat een asterisk, die zegt "gecorrigeerd voor de invloed van stilstaande lucht bij het glas". Mijn formule wordt 0,03 * (1,5*1,3) * (13/0,005). Dit geeft me 152,1W als antwoord. Het verschil zou dus ongeveer 50W zijn, maar in de correctie staat 4,5kW.
Ik begrijp niet hoe ze aan dit antwoord komen (er staat alleen een getal, geen uitgewerkt antwoord). Kan iemand mij hiermee helpen?
Zelf dacht ik misschien aan dubbel glas, maar er staat nergens iets over dubbel glas, hoeveel ruimte er tussen het glas zit en dergelijke, dus dat leek me eigenlijk onlogisch. Ik moet toch ook niet corrigeren voor de soortelijke warmte of iets in die richting? Dat ik dus eerst moet uitrekenen hoeveel warmte er verloren gaat door het glas op te warmen of iets dergelijks? Dat zit neem ik aan toch al verwerkt in de lambda?
Volgens mij zie ik ergens iets over het hoofd met eenheden, maar dan ben ik even blind en weet ik niet wat...
Bedankt voor de hulp. Hopelijk is mijn vraag volledig en duidelijk.
Een houten plaat van 1,5m lang, 1,3m breed en 5,0cm dik wordt voor een kapot raam gespijkerd. De ruit van 5,0mm dik was ingegooid. Het glas is geheel vewrijderd en het kozijn is met een plaat dichtgemaakt. In de ruimte is het 21C en buiten slechts 8,0C. In de tabel staan enkele gegevens van het gebruikte hout en glas.
A) Bereken de warmtestroom door de plaat hout.
Dit is mij gelukt met de formule P = lambda * A * (deltaT/d). Lambda is een constante, de warmtegeleidingscoëfficiënt, A de oppervlakte, deltaT het temperatuurverschil en d de dikte van het materiaal. In de tabel staat dat de lambda voor hout 0,4 is. Dit gaf mij na invullen de volgende formula: 0,4 * (1,3*1,5) * (13/0,05) en het resultaat was 202,8W. Dit bleek goed te zijn volgens de correctie.
B) Bereken hoeveel meer of minder warmtestroom is door de plaat hout vergeleken met glas.
Hier loop ik vast. Ik vul hetzelfde in, maar verander nu de gegevens voor glas. De tabel geeft mij 0,03 als lambda. Er staat een asterisk, die zegt "gecorrigeerd voor de invloed van stilstaande lucht bij het glas". Mijn formule wordt 0,03 * (1,5*1,3) * (13/0,005). Dit geeft me 152,1W als antwoord. Het verschil zou dus ongeveer 50W zijn, maar in de correctie staat 4,5kW.
Ik begrijp niet hoe ze aan dit antwoord komen (er staat alleen een getal, geen uitgewerkt antwoord). Kan iemand mij hiermee helpen?
Zelf dacht ik misschien aan dubbel glas, maar er staat nergens iets over dubbel glas, hoeveel ruimte er tussen het glas zit en dergelijke, dus dat leek me eigenlijk onlogisch. Ik moet toch ook niet corrigeren voor de soortelijke warmte of iets in die richting? Dat ik dus eerst moet uitrekenen hoeveel warmte er verloren gaat door het glas op te warmen of iets dergelijks? Dat zit neem ik aan toch al verwerkt in de lambda?
Volgens mij zie ik ergens iets over het hoofd met eenheden, maar dan ben ik even blind en weet ik niet wat...
Bedankt voor de hulp. Hopelijk is mijn vraag volledig en duidelijk.
- Moderator
- Berichten: 51.246
Re: Warmtestroom door hout/glas
mijn binas zegt 0,93JWolters schreef: De tabel geeft mij 0,03 als lambda.
overigens vraag ik me af of 4,5 kW kan kloppen. Dan hadden mijn ouders het huis vroeger voor de oliecisis (overal enkel glas) met geen mogelijkheid behaaglijk kunnen houden.
gebruik je tabel 28 (bouwelementen) dan vind je voor enkel glas 5,7 W/m²K. Voor dat raam dus rond de 150 W.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN...
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270
-
- Berichten: 13
Re: Warmtestroom door hout/glas
Jan van de Velde schreef: mijn binas zegt 0,93
overigens vraag ik me af of 4,5 kW kan kloppen. Dan hadden mijn ouders het huis vroeger voor de oliecisis (overal enkel glas) met geen mogelijkheid behaaglijk kunnen houden.
gebruik je tabel 28 (bouwelementen) dan vind je voor enkel glas 5,7 W/m²K. Voor dat raam dus rond de 150 W.
Deze tabel staat naast de opgave en komt niet uit BINAS. Ik heb de lambda voor hout hier ook uit gehaald.
Dichtheid (Rho), lambda en soortelijke warmte constante (c) zijn gegeven voor glas en hout. Voor hout is dat dan: 1 / 0,4 / 1880 en voor glas 2,5 / 0,03* / 800. De asterik verwijst naar wat ik in de OP geschreven heb.
Ik vind 4,5kW ook een erg rare uitkomst. Vraag me af of het antwoord gewoon fout is? Het verschil is ongeveer 50W, iets meer, dus 4,5 zou dan wel raar zijn, tenzij ze heel apart afronden?
- Pluimdrager
- Berichten: 2.386
Re: Warmtestroom door hout/glas
Die 4,5 kW is overduidelijk fout.
Overigens zie ik nergens in het vraagstuk dat de gebroken glasruit ook 5 mm dik was, maar dat verklaart niet het enorme verschil tussen berekende 152 W en 4,5 kW.
De genoemde λ van 0,03 W/m.K met een asterix is niet de echte λ-waarde van glas maar slecht een pseudo getal om in dit vraagstuk eenvoudig de wet van Fourier te kunnen toepassen om het warmteverlies te berekenen.
De warmteweerstand, R-waarde, van een glasruit wordt vrijwel volledig bepaald door de luchtlaagjes aan weerszijden van het glas.
Gewoonlijk rekent men met een Rsi = 0,13 m2.K/W en een Rse = 0,04 m2.K/W
si = surface interieur, oftwel binnenoppervlak,
se = surface exterieur, oftwel buitenoppervlak.
De Rd waarde van het 5 mm glas zelf is slechts 0,005 m / 0,93 W/m.K = 0,005 m2.K/W
Totale R-waarde van enkel glas is dan R = Rsi + Rd + Rse = 0,175 m2.K/W.
Dus de U-waarde van enkel glas is 1/R = 1 / 0,175 m2.K/W = 5,7 W/m2.K en dat getal, of iets vrijwel gelijks, wordt in vele bronnen genoemd.
Wat men bij dit vraagstuk gedaan heeft is een pseudo λ bepalen door de glasdikte te delen door de R-waarde en dat geeft dan:
pseudo λ = 0,005 m / 0,175 m2.K/W ≈ 0,03 W/m.K
Of men vermenigvuldigt de glasdikte met de U-waarde en dat geeft dan:
pseudo λ = 0,005 m * 5,7 W/m2.K ≈ 0,03 W/m.K
Eigenlijk is dat onzin want die pseudo λ is geen constante, maar afhankelijk van de glasdikte en dus bij elke glasruit weer anders. In de praktijk rekent men met R of U, niet met die pseudo λ.
Bovenstaand tekstdeel in italic is slechts ter verduidelijking voor geinteresseerden. De topicstarter mag het weer vergeten als R en U waardes geen onderdeel van de leerstof vormen.
Overigens zie ik nergens in het vraagstuk dat de gebroken glasruit ook 5 mm dik was, maar dat verklaart niet het enorme verschil tussen berekende 152 W en 4,5 kW.
Nee, je hoeft niet te corrigeren voor warmteopname door het glas. Zit overigens nooit in de lambda verwerkt want doet bij stationaire geleiding niet terzake.Ik moet toch ook niet corrigeren voor de soortelijke warmte of iets in die richting? Dat ik dus eerst moet uitrekenen hoeveel warmte er verloren gaat door het glas op te warmen of iets dergelijks? Dat zit neem ik aan toch al verwerkt in de lambda?
De genoemde λ van 0,03 W/m.K met een asterix is niet de echte λ-waarde van glas maar slecht een pseudo getal om in dit vraagstuk eenvoudig de wet van Fourier te kunnen toepassen om het warmteverlies te berekenen.
De warmteweerstand, R-waarde, van een glasruit wordt vrijwel volledig bepaald door de luchtlaagjes aan weerszijden van het glas.
Gewoonlijk rekent men met een Rsi = 0,13 m2.K/W en een Rse = 0,04 m2.K/W
si = surface interieur, oftwel binnenoppervlak,
se = surface exterieur, oftwel buitenoppervlak.
De Rd waarde van het 5 mm glas zelf is slechts 0,005 m / 0,93 W/m.K = 0,005 m2.K/W
Totale R-waarde van enkel glas is dan R = Rsi + Rd + Rse = 0,175 m2.K/W.
Dus de U-waarde van enkel glas is 1/R = 1 / 0,175 m2.K/W = 5,7 W/m2.K en dat getal, of iets vrijwel gelijks, wordt in vele bronnen genoemd.
Wat men bij dit vraagstuk gedaan heeft is een pseudo λ bepalen door de glasdikte te delen door de R-waarde en dat geeft dan:
pseudo λ = 0,005 m / 0,175 m2.K/W ≈ 0,03 W/m.K
Of men vermenigvuldigt de glasdikte met de U-waarde en dat geeft dan:
pseudo λ = 0,005 m * 5,7 W/m2.K ≈ 0,03 W/m.K
Eigenlijk is dat onzin want die pseudo λ is geen constante, maar afhankelijk van de glasdikte en dus bij elke glasruit weer anders. In de praktijk rekent men met R of U, niet met die pseudo λ.
Bovenstaand tekstdeel in italic is slechts ter verduidelijking voor geinteresseerden. De topicstarter mag het weer vergeten als R en U waardes geen onderdeel van de leerstof vormen.
- Berichten: 778
Re: Warmtestroom door hout/glas
Pinokkio schreef:
Overigens zie ik nergens in het vraagstuk dat de gebroken glasruit ook 5 mm dik was,
".. De ruit van 5,0mm dik was ingegooid. .." die is vervangen door "Een houten plaat van 1,5m lang, 1,3m breed en 5,0cm dik wordt voor een kapot raam gespijkerd."
Dat is fors dik voor een houten plaat, maar als rekensom kan dat natuurlijk wel.
- Pluimdrager
- Berichten: 2.386
Re: Warmtestroom door hout/glas
Ach gut, ik had niet goed gelezen.
Gelukkig maakt het niets uit voor mijn verhaal want ik had toch ook met 5 mm glas gerekend.
Gelukkig maakt het niets uit voor mijn verhaal want ik had toch ook met 5 mm glas gerekend.
-
- Berichten: 13
Re: Warmtestroom door hout/glas
Bedankt voor de hulp. Het lijkt er inderdaad op dat het antwoord in de correctie fout is. Ik ben wel een beetje bekend met de R en U waarden, maar dit komt nergens in het boek voor, dus neem aan dat dit niet gebruikt moet worden.
Nogmaals bedankt!
Nogmaals bedankt!
- Pluimdrager
- Berichten: 2.386
Re: Warmtestroom door hout/glas
In dit vraagstuk blijkbaar niet.Ik ben wel een beetje bekend met de R en U waarden, maar dit komt nergens in het boek voor, dus neem aan dat dit niet gebruikt moet worden.
Maar het gevolg is wel dat dit vraagstuk onzinnig is.
Is er iemand die gelooft dat een 5 mm dikke glasruit minder warmte zal verliezen (152 W) dan een even grote 5 cm dikke houten plaat (202 W) ? Natuurlijk niet, het is in de echte wereld precies andersom.
Ook bij de houten plaat is er immers extra warmteweerstand t.g.v. stilstaande luchtlaagjes aan beide zijden van de plaat. Men had daar dus ook een pseudo λ waarde met een asterix moeten geven voor het hout.
Overigens is de normale λ van hout niet 0,4 W/m.K maar iets in de orde van 0,1 - 0,2 W/m.K afhankelijk van de soort en de vochtigheid.
De U-waarde van de houtplaat (inclusief de luchtlaagjes) zou dan 1,5 - 2,4 W/m2.K zijn, versus 5,7 W/m2.K voor glas.
De houten plaat zou dus slechts 26 - 42 % van de warmte via de glasruit verliezen, dus geen 202 W maar slechts 40 - 65 W (versus 152 W voor glas).
Als de rest van de theorie en vraagstukken in dat boek van dezelfde bedroevende kwaliteit is dan is dat boek alleen geschikt om de open haard mee aan te maken. Maar wellicht kan men dat ook Biofysica noemen.