Berekening van de energie de vlam van een paraffinekaars in 10 min opwekt – 3 metingen Begin temperatuur water Eind temperatuur water Temperatuurverschil Gemiddelde Temperatuurverschil op 10 min 25

Berekening van de energie de vlam van een paraffinekaars in 10 min opwekt – 3 metingen
Begin temperatuur water Eind temperatuur water Temperatuurverschil Gemiddelde Temperatuurverschil op 10 min
25,2 °C 56 °C 30,8 °C = (30,8°C +30,3°C + 31.3°C)/3
= 30,8°C
25,3 °C 55,6 °C 30,3 °C
25,2 °C 56,5°C °C 31,3 °C
Tabel 1: berekening energieproductie paraffinekaars
Hiermee kan de door de paraffinekaarsvlam geproduceerde energie berekend worden:
1 gram water 1°C opwarmen kost 1 cal 1 of 0.001163 watt
100 gram water 1°C opwarmen kost 100 cal 1 of 0.01163 watt
Dus de gegenereerde energie voor een opwarming van 100 g water met 30.8 °C dan ook:
0.01163 Watt * 30.8 = 0.36 Watt, dit is de energie gegenereerd door de paraffinekaars in 10 min.

Met deze berekende waarde kan de berekening van de c (symbool ?) uitgevoerd worden:
J = zoals bovenstaande berekend 0.36 Watt
Tx1 = 33.2°C
Tx2 = 19.0 °C => ?T=12.2°C
?x=10cm=0.1m
S = 3 cm * 3 cm = 0.03m *0.03m = 0.0009 m^2

We Will Write a Custom Essay Specifically
For You For Only $13.90/page!


order now

J=?*S*?T/?x => 0.36 W=? *0.0009m^2*(12.2°C)/0.1m
Of ?= (0.36 W)/(0.0009m^2*(12.2°C)/0.1m) = 1.68 W/ K*m

Literatuurstudie toont dat de warmt coëfficiënt van water 0.606 W/ K*m is.
– We zijn er in geslaagd om uit de warmtegeleidingsflux de thermische geleidingscoëfficiënt van klei te berekenen. En als we de berekening uitvoerden dan verkregen we dat de thermische geleidingscoëfficiënt van klei 1.68 W/ K*m bedraagt.
– We hebben experimenteel kunnen bewijzen dat klei een betere geleider is dan water omdat de experimenteel vastgestelde warmtegeleidingscoëfficiënt van klei (1.68 W/ K*m) groter is dan deze van water die we bij een literatuurstudie opgezocht hebben (0.606 W/ K*m).
Hoeveel warmte-energie wordt er opgeslagen in een gekende massa natuurlijke klei?
Zoals bovenstaand reeds vermeldt, is het niet alleen belangrijk dat de bodemlaag waarin hoogradioactief materiaal opgeslagen wordt de geproduceerde warmte efficiënt kan afvoeren (flux). Ook de capaciteit om warmte op te slaan is van cruciaal belang, dit is de warmtecapaciteit. In de thermodynamica is de warmtecapaciteit van een voorwerp het vermogen van dat voorwerp om energie in de vorm van warmte op te slaan. Als een voorwerp verwarmd wordt dan zal daardoor meestal de interne energie en dus ook de temperatuur stijgen. De betekenis van de warmtecapaciteit kan je best begrijpen door je in te beelden als je dezelfde hoeveelheid energie (warmte) toevoert aan twee voorwerpen, en je dan gaat meten dat de temperatuur van het ene voorwerp minder stijgt dan van een ander. In dit geval heeft het ene voorwerp een grotere warmtecapaciteit dan het andere.
De warmtecapaciteit “C” van een voorwerp wordt uitgedrukt als de verandering met de temperatuur van de hoeveelheid opgeslagen warmte. Het is de benodigde hoeveelheid warmte die je moet toevoegen aan een voorwerp voor een temperatuurstijging van 1 K of 1 °C. Wetenschappelijk moet dit zelfs nog iets nauwkeuriger vermeld worden als de toegevoegde warmte per eenheid van temperatuur bij constante druk en constant volume.
De eenheid waarin de warmtecapaciteit wordt uitgedrukt is (J K?1 (dat wil zeggen J/K, joule per kelvin) of J/°C (joule per graad Celsius)
Nauw verwant aan de warmtecapaciteit is de Soortelijke Warmte “c”. De Soortelijke warmte is een grootheid die aangeeft hoeveel warmte-energie er nodig is om 1 kg van een stof 1 K of 1 °C in temperatuur te laten stijgen. Het symbool van soortelijke warmte is c (kleine letter om het te onderscheiden van warmtecapaciteit). De eenheid is Joule per Kelvin per kilogram J/(K·kg) of J/(°C·kg).
Belangrijk is dat de soortelijke warmte een materiaaleigenschap is en dit verschilt dus van stof tot stof. Zo is de soortelijke warmte van water een goed gekende waarde: c=4,18.103 J.kg-1.K-1
Als voorbeeld kunnen we daarmee de warmtecapaciteit van 100g H2O berekenen: “C= c*M” = 0.1kg*4,18.103 J.kg-1.K-1 = 4,18.102 J.kg-1.K-1
De warmtecapaciteit van een voorwerp kan gemeten worden met een calorimeter. Voor mijn proef heb ik een zeer goed isolerende vacuüm thermosfles gebruikt. Het principe hierbij is dat er in een gesloten systeem behoud aan energie is. Indien je een warm voorwerp onderdompelt in kouder water, dan zal de warmte afgestaan door het voorwerp gelijk zijn aan de warmte opgenomen door het water. Dit wil zeggen dat:
Qklei = mklei.cklei. ?T (warmte in J)
Mklei (massa in kg)
cklei soortelijke warmte in J.kg-1.oC-1 of J.kg-1.K-1 =>>> in mijn experiment te berekenen
?T verandering temperatuur in oC of K (bij ?T maakt oC of K niet uit)

Gelijk moet zijn aan

Qwater = mwater.cwater. ?T (warmte in J)
Mwater (massa in kg)
cwater = 4,18.103 J.kg-1.K-1 (dit is zoals bovenstaande vermeld een goed gekende waarde)
?T verandering temperatuur in oC of K (bij ?T maakt oC of K niet uit)
Experiment: Calori metrische berekening: Berekening van de warmtecapaciteit van klei. Ik heb deze proef driemaal uitgevoerd. Tweemaal met vochtige natuurlijke klei en eenmaal met droge klei. De warmtecapaciteit van droge klei is in de literatuur terug te vinden. Ik heb dan ook gekozen om een experiment uit te voeren met droge klei om mijn resultaat te kunnen vergelijken met de waarde uit de literatuur.
Binnen éénzelfde gewicht aan klei kan meer warmte opgeslagen worden dan binnen het
zelfde gewicht aan water.
De benodigdheden voor elk van de uitvoeringen:
Kubus klei met afmetingen 5,0 cm X 5,0 cm X 5,0 cm wordt gesneden en gewicht wordt op een elektronische weegschaal tot 1 gram nauwkeurig afgewogen
Klei kubus bedekken met zilverpapier om vochtverlies te beperken
Thermosfles
Water
Digitale thermometer
Warme-lucht oven
Voor elk van de experimenten werd dezelfde werkwijze gevolgd:
Het kleistaal (met gekend gewicht) werd in een warme luchtoven verwarmt tot onder 100 graden calcium (drie temperatuurmetingen worden uitgevoerd per staal: op 50 min, 55 min en 60 min, de gemiddelde temperatuur wordt vervolgens berekend)
Een thermosfles wordt op een elektronische weegschaal geplaatst waarna het gewicht gereset wordt naar 0 gram, volgende daarop wordt een exact gewicht lauw water toegevoegd tot 1 gram nauwkeurig afgewogen
Met een digitale thermometer wordt de temperatuur van het water gemeten, tot op 0.1 graad Celsius nauwkeurig. Deze meeting wordt uitgevoerd net voordat de klei uit de oven gehaald wordt voor de derde en laatste temperatuursmeting.
De klei wordt aan het water toegevoegd en de thermos wordt gesloten en geschud gedurende 5 min.
Na exact 5 min wordt de thermos geopend en de eindtemperatuur met een digitale thermometer gemeten
Met de gemeten gewichten aan klei/water, de begin- en eind-temperatuur van klei/water en de gekende warmtecapaciteit van water kan de warmtecapaciteit van de klei berekend worden.