Eduqaleeromgeving
5 havoLeeromgeving Natuurkunde · 5 havo H7 Stoffen en materialen
0%
Leeromgeving›Natuurkunde›5 havo›H7 Stoffen en materialen›7.3a
Hoofdstuk 7 · Les 5 van 9

Warmtestroom en debiet

De warme golfstroom in de Atlantische Oceaan maakt West-Europa veel warmer dan Canada. Water vervoert veel warmte. Hoeveel per seconde?

20 min

Na deze les kun je

  • rekenen met de warmtestroom P = Q/t
  • uitleggen wanneer de temperatuur in een ruimte stijgt, daalt of gelijk blijft
  • rekenen met het debiet en de stroomsnelheid

Dit weet je al

Q = c · m · ΔT (les 7.1b); dichtheid (les 7.1a).

De warmtestroom

De warmtestroom is de hoeveelheid warmte die per seconde van de ene plek naar de andere gaat.

P=Qt\displaystyle P = \frac{Q}{t}BinasPP: warmtestroom (W), QQ: warmte (J), tt: tijd (s).

In een kamer:

  • Pin>PuitP_\text{in} > P_\text{uit}: de temperatuur stijgt;
  • Pin=PuitP_\text{in} = P_\text{uit}: de temperatuur blijft gelijk;
  • Pin<PuitP_\text{in} < P_\text{uit}: de temperatuur daalt.

Debiet

Het debiet is het volume vloeistof of gas dat per seconde door een buis stroomt. Het symbool is ook QQ: let op wat er bedoeld wordt.

Q=ΔVΔt=A⋅v\displaystyle Q = \frac{\Delta V}{\Delta t} = A \cdot vBinasQQ: debiet (m³/s), ΔV\Delta V: volume (m³), Δt\Delta t: tijd (s), AA: oppervlakte van de doorsnede (m²), vv: stroomsnelheid (m/s). Binas 35C2.

Voor een ronde buis is A=πr2A = \pi r^2 met r=12dr = \tfrac{1}{2} d.

Warmtestroom door stroming

  1. Debiet maal dichtheid: de massa per seconde.
  2. Maal cc en maal ΔT\Delta T: de warmte per seconde.
✎Voorbeeld 1: een radiator

Door een radiator stroomt 1,2 L water per minuut. Het water komt binnen met 65 °C en gaat eruit met 43 °C. De toevoerbuis heeft een binnendiameter van 1,9 cm.

a. Debiet:

Q=1,2⋅10−360=2,0⋅10−5 m3/s\begin{aligned} Q &= \frac{1{,}2 \cdot 10^{-3}}{60} \\ &= 2{,}0 \cdot 10^{-5}\ \text{m}^3/\text{s} \end{aligned}

b. Stroomsnelheid in de buis:

A=π×(0,95⋅10−2)2=2,84⋅10−4 m2\begin{aligned} A &= \pi \times (0{,}95 \cdot 10^{-2})^2 \\ &= 2{,}84 \cdot 10^{-4}\ \text{m}^2 \end{aligned}
v=QA=2,0⋅10−52,84⋅10−4=0,070 m/s\begin{aligned} v &= \frac{Q}{A} \\ &= \frac{2{,}0 \cdot 10^{-5}}{2{,}84 \cdot 10^{-4}} \\ &= 0{,}070\ \text{m/s} \end{aligned}

c. Warmtestroom (water: ρ = 0,998 · 10³ kg/m³):

m per s=0,998⋅103×2,0⋅10−5=0,020 kg\begin{aligned} m \text{ per s} &= 0{,}998 \cdot 10^3 \times 2{,}0 \cdot 10^{-5} \\ &= 0{,}020\ \text{kg} \end{aligned}
P=4,18⋅103×0,020×22=1,8⋅103 W\begin{aligned} P &= 4{,}18 \cdot 10^3 \times 0{,}020 \times 22 \\ &= 1{,}8 \cdot 10^3\ \text{W} \end{aligned}
!Twee keer Q

In dit onderwerp is QQ soms warmte (J) en soms debiet (m³/s). Kijk naar de eenheid om te weten welke bedoeld wordt.

Even controleren

Snap je het?

Een kraan vult een emmer van 10 L in 25 s. Bereken het debiet.

De verwarming levert 1,5 kW en door muren en ramen gaat 1,5 kW naar buiten. Wat doet de temperatuur?

↗Hoe hangt dit samen?

In de volgende les reken je aan de warmtestroom door een wand.

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