Leg je hete stenen in een koude sauna, dan koelen de stenen af en warmt de lucht op. Hoe warm wordt het?
20 min
Na deze les kun je
uitleggen wanneer temperatuurevenwicht ontstaat
met Q_op = Q_af een eindtemperatuur of een massa berekenen
Dit weet je al
Q = c · m · ΔT (les 7.1b).
Van warm naar koud
Breng je een warm en een koud voorwerp met elkaar in contact, dan stroomt er warmte van het warme naar het koude voorwerp. In het deeltjesmodel geven de snelle deeltjes bij botsingen kinetische energie af aan de langzame. Dat stopt als beide dezelfde temperatuur hebben: temperatuurevenwicht.
Het warme voorwerp koelt af, het koude warmt op, tot beide de eindtemperatuur hebben.
Lekt er geen warmte naar de omgeving, dan geldt door behoud van energie:
Qop=QafBinasQop: warmte opgenomen door het koude voorwerp (J), Qaf: warmte afgegeven door het warme voorwerp (J).
Rekenen aan de eindtemperatuur
Schrijf voor beide voorwerpen Q=c⋅m⋅ΔT op, met de onbekende eindtemperatuur Te.
Het koude voorwerp: ΔT=Te−Tkoud. Het warme: ΔT=Twarm−Te.
Stel Qop=Qaf en los Te op.
✎Voorbeeld 1: koffie met melk
Je doet 30 g melk van 7 °C bij 200 g koffie van 80 °C. Neem voor beide c = 4,18 · 10³ J kg⁻¹ K⁻¹. Bereken de eindtemperatuur.
De melk neemt warmte op (c valt straks weg, dus laat hem staan):
Omdat c aan beide kanten hetzelfde is, valt hij weg. Bij twee verschillende stoffen doet hij dat niet.
✎Voorbeeld 2: hete stenen in een sauna
In een sauna van 35,0 m³ zit lucht van 0 °C. Je legt er 28,0 kg graniet van 250 °C in (c = 0,82 · 10³ J kg⁻¹ K⁻¹). Lucht: ρ = 1,293 kg/m³ en c = 1,00 · 10³ J kg⁻¹ K⁻¹. Bereken de eindtemperatuur.
