Inloggen

Aerogel
HAVO 2016, 2e tijdvak, opgave 4


Download hierboven de originele pdf van het examen waar deze opgave in staat en de bijbehorende uitwerkbijlage. "Aerogel" is de 4e opgave in dit examen. Als je de opgave gemaakt hebt kun je jezelf nakijken met het correctievoorschrift.

Uitleg bij "Aerogel"

Probeer altijd eerst zelf de opgave te maken en gebruik de uitleg alleen als je er zelf niet uitkomt. Als je ook na deze uitleg nog vragen hebt dan kun je deze helemaal onderaan deze pagina stellen.

Vraag 19

Het volume van een plaat kun je berekenen uit de in de vraag gegeven hoogte, breedte en dikte. Je vindt dan een volume van

V = 3,0 · 1,0 · 0,010 = 0,030 m3

De massa van de gipsplaat kun je vervolgens berekenen aan de hand van de dichtheid (ρ). De dichtheid van gips is 2,32·103 kg m-3 (BINAS tabel 10). Met ρ = m/V (zie BINAS tabel 35-C1) vind je vervolgens

m = 2,32·103 · 0,030 m3 = 69,6 kg

Afgerond op twee cijfers is dit 70 kg.

Vraag 20

Warmtestroom is hoeveel joule aan warmte zich per seconde door een materiaal verplaatst. De warmtestroom hangt af van het temperatuurverschil (ΔT), het oppervlak (A), de dikte (d) en de warmtegeleidingscoëfficiënt van het materiaal (λ). De bijbehorende formule vinden we in BINAS tabel 35-C4:

P = λ·A·ΔT / d

Het oppervlak van één plaat is 1,0 · 3,0 = 3,0 m2, de dikte is 0,010 m en de warmtegeleidingscoëfficiënt 0,020 Wm-1K-1. Het temperatuurverschil (ΔT) is 833 - 53 = 780 °C. Als je dit invult krijg je

P = 0,020 · 3,0 · 780 / 0,010 = 4680 W

Afgerond op twee cijfers is dit 4,7·103 W.

Vraag 21

Er bestaan drie soorten van warmtetransport:
  • Bij straling wordt de warmte getransporteerd zonder dat de moleculen hier een rol in spelen. Voor warmtestransport d.m.v. straling is het nodig dat de straling ongehinderd van de ene plaats naar de andere plaats kan zonder onderweg geabsorbeerd te worden. Lucht is vrijwel doorzichting voor de infraroodstraling waar het hier om gaat en dus zal er warmtestransport door straling plaatsvinden in de spouw.
  • Bij stroming wordt warmte getransporteerd doordat de moleculen zelf de warmte met zich meevoeren. In de opgave staat dat de lucht in de spouw stil staat dus er vindt geen warmtetransport door stroming plaats.
  • Bij geleiding wordt de warmte van molecuul naar molecuul doorgegeven. Dit kan in theorie ook in een gas (lucht) gebeuren maar omdat gasmoleculen ver uit elkaar zitten en weinig met elkaar in contact komen is er nauwelijks geleiding in lucht.
Antwoord A is dus juist: Het warmtetransport in de spouw zal voornamelijk door straling plaatsvinden.

Vraag 22

  1. In de grafiek in figuur 2 is te zien dat de buitentemperatuur -8 °C is en de binnentemperatuur 17 °C. Temperatuurverschil (ΔT) bij de spouw gevuld met aerogel is dus 25 °C. In figuur 3 is de buitentemperatuur -7 °C en de binnentemperatuur 16 °C. Temperatuurverschil bij de spouw gevuld met polystyreen is dus 23 °C. Aerogel is dus bij dezelfde dikte (beide 50 mm) in staat om een groter temperatuurverschil in stand te houden en isoleert dus beter. Goed isoleren betekent een lage waarde van de warmtegeleidingscoëfficiënt. Uitspraak 1 is waar.
  2. Het temperatuurverschil is bij polystyreen juist kleiner. Uitspraak 2 is niet waar.
  3. De warmtestroom is afhankelijk van hoe goed er geïsoleerd is. Betere isolatie betekent een kleinere warmtestroom bij aerogel. Uitspraak 3 is niet waar.
  4. Zie punten hierboven. Uitspraak 4 is niet waar


Vraag over "Aerogel"?


    Hou mijn naam verborgen

Eerder gestelde vragen | Aerogel

Op zondag 21 mei 2017 om 09:42 is de volgende vraag gesteld
Hoe kan ik bij vraag 22 de waar/niet waar uitspraken aankruisen als ik alleen maar 2 grafieken heb?

Erik van Munster reageerde op zondag 21 mei 2017 om 11:14
Heb je wel de goede uitwerkbijlage? De tabel waarop je ja/nee kunt aankruisen staat bovenaan bladzijde 4 van de uitwerkbijlage.

Op zondag 21 mei 2017 om 12:16 is de volgende reactie gegeven
Ja ik heb de juiste uitwerkbijlage voor me alleen ik snapte niet hoe je uit die 2 grafieken afleiden of de warmtegeleidingscoëfficient van polystyreen grote of kleiner was dan van aerogel en die andere onderstaande 3 uitspraken wist ik ook niet hoe ik het moest beantwoorden, want de grafieken lijken op elkaar, het enige verschil dat ik zie is dat de temperatuur van aerogel in het middelste kolom onderin wat lager ligt en bovenin wat hoger ligt dan polystyreen, moet ik dan een bepaalde formule of een gegeven uit binas gebruiken om de vragen te kunnen beantwoorden?

Erik van Munster reageerde op zondag 21 mei 2017 om 14:03
Nee, je hebt hiervoor geen formule nodig. In de grafiek kun je aflezen dat de spouwen allebei even breed zijn maar dat er een verschil is in temperatuur:

Bij de aerogel is het binnen 16 en buiten -9 graden. ΔT is dus 26 graden.
Bij polystyreen is het binnen 17 en buiten -8 graden. ΔT is dus 24 graden.

Aerogel is dus beter in staat een zo groot mogelijke ΔT te handhaven en isoleert dus beter. Dit betekent een kleiner warmtegeleidingscoefficient. De warmtestroom (hoeveel joule warmte er per seconde ontsnapt) zal bij aerogel ook lager zijn omdat het beter isoleert.