Eduqaleeromgeving
5 havoLeeromgeving Natuurkunde · 5 havo H7 Stoffen en materialen
0%
Leeromgeving›Natuurkunde›5 havo›H7 Stoffen en materialen›7.1b
Hoofdstuk 7 · Les 2 van 9

Temperatuur en warmte

Je warmt een pan water op. Het water wordt warmer: de deeltjes gaan sneller bewegen. Hoeveel energie kost dat?

20 min

Na deze les kun je

  • temperaturen omrekenen tussen graden Celsius en kelvin
  • uitleggen wat temperatuur betekent in het deeltjesmodel
  • rekenen met Q = c · m · ΔT

Dit weet je al

Het deeltjesmodel en dichtheid (les 7.1a); kinetische energie.

Temperatuur en het absolute nulpunt

Hoe hoger de temperatuur, hoe groter de gemiddelde kinetische energie van de deeltjes. Bij het absolute nulpunt (−273,15 °C) staan de deeltjes in theorie stil. Dat is 0 K in de kelvinschaal.

De celsiusschaal en de kelvinschaal. Een stap van 1 °C is even groot als een stap van 1 K.
De celsiusschaal en de kelvinschaal. Een stap van 1 °C is even groot als een stap van 1 K.
TK=T°C+273,15T_\text{K} = T_\text{°C} + 273{,}15

Een temperatuurverschil is in °C en in K even groot. De gemiddelde kinetische energie van de deeltjes is recht evenredig met de absolute temperatuur.

✎Voorbeeld 1: koorts

Normaal is je temperatuur 36,7 °C, met koorts 40,0 °C. Reken om naar kelvin en bereken het verschil.

T1=36,7+273,15=309,9 K\begin{aligned} T_1 &= 36{,}7 + 273{,}15 \\ &= 309{,}9\ \text{K} \end{aligned}
T2=40,0+273,15=313,2 K\begin{aligned} T_2 &= 40{,}0 + 273{,}15 \\ &= 313{,}2\ \text{K} \end{aligned}
  1. ΔT=3,3\Delta T = 3{,}3 K, en ook 3,3 °C.

Warmte

Wordt een voorwerp warmer, dan krijgen de deeltjes meer kinetische energie. Die energie is toegevoerd als warmte QQ, in joule. Hoeveel warmte nodig is, hangt af van de temperatuurstijging, de massa en de soort stof.

De toegevoerde warmte tegen de temperatuurstijging, voor 1 kg van vier stoffen. Hoe steiler de lijn, hoe groter de soortelijke warmte. Water heeft de grootste.
De toegevoerde warmte tegen de temperatuurstijging, voor 1 kg van vier stoffen. Hoe steiler de lijn, hoe groter de soortelijke warmte. Water heeft de grootste.

De soortelijke warmte cc is de warmte die nodig is om 1 kg van een stof 1 K warmer te maken (Binas 8 tot en met 12).

Q=c⋅m⋅ΔT\displaystyle Q = c \cdot m \cdot \Delta TBinasQQ: warmte (J), cc: soortelijke warmte (J kg⁻¹ K⁻¹), mm: massa (kg), ΔT\Delta T: temperatuurverandering (K). Binas 35C4.

Koelt een stof af, dan geeft hij warmte af; je gebruikt dezelfde formule met de grootte van ΔT\Delta T.

Water heeft een heel grote soortelijke warmte: 4,18 · 10³ J kg⁻¹ K⁻¹. Daardoor warmt een grote watermassa langzaam op en koelt hij langzaam af. Water is daardoor geschikt om warmte op te slaan en te vervoeren, zoals in een cv-installatie of een ondergrondse warmteopslag.

✎Voorbeeld 2: thee zetten

Je verwarmt 0,75 L water van 18 °C tot 100 °C. Bereken de benodigde warmte.

m=ρ⋅V=1,00⋅103×0,75⋅10−3=0,75 kg\begin{aligned} m &= \rho \cdot V \\ &= 1{,}00 \cdot 10^3 \times 0{,}75 \cdot 10^{-3} \\ &= 0{,}75\ \text{kg} \end{aligned}
Q=c⋅m⋅ΔT=4,18⋅103×0,75×(100−18)=2,6⋅105 J\begin{aligned} Q &= c \cdot m \cdot \Delta T \\ &= 4{,}18 \cdot 10^3 \times 0{,}75 \times (100 - 18) \\ &= 2{,}6 \cdot 10^5\ \text{J} \end{aligned}
!Temperatuur en warmte

Temperatuur zegt hoe snel de deeltjes gemiddeld bewegen. Warmte is energie die wordt overgedragen. Een emmer lauw water kan meer warmte afgeven dan een vonkje van 1000 °C.

Even controleren

Snap je het?

Reken 20 °C om naar kelvin.

Hoeveel warmte geeft 2,0 kg koper (c = 0,387 · 10³ J kg⁻¹ K⁻¹) af als het 50 K afkoelt?

↗Hoe hangt dit samen?

In paragraaf 7.2 kijk je hoe warmte van een warm naar een koud voorwerp stroomt.

Klaar met deze les? Zet hem op gelezen; je voortgang staat rechtsboven.