Inloggen

Buisisolatie
havo 2019, 2e tijdvak, opgave 2


Download hierboven de originele pdf van het examen waar deze opgave in staat en de bijbehorende uitwerkbijlage. "Buisisolatie" is de 2e opgave in dit examen. Als je de opgave gemaakt hebt kun je jezelf nakijken met het correctievoorschrift.

Uitleg bij "Buisisolatie"

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 7

  • In BINAS tabel 35-D1 vinden we de formules die we nodig hebben. Voor het elektrisch vermogen geldt

    P = U·I

    Uit de wet van Ohm (U=I·R) volgt

    I = U/R

    Wanneer we U/R in vullen in plaat van I in de formule voor vermogen vinden we

    P = U·(U/R)

    P = U2/R

  • Uit deze formule volgt voor de spanning die nodig is voor een bepaald vermogen

    U = √P·R

    Invullen van P=20 W en R=27 Ω geeft

    U = 23,2379 V

    De weerstanden staan parallel aangesloten. Dit betekent dat over beide weerstanden een spanning komt te staan gelijk aan de spanningbron. De spanningsbron moet dus een spanning van afgerond 23 V hebben.

Vraag 8

De energie die nodig is om 26 g water te verwarmen van 18 °C tot 75 °C rekenen we uit aan de hand van de soortelijke warmte:

Q = c·m·ΔT

De soortelijke warmte van water (c) vinden we in BINAS tabel 11. We vullen in

c = 4,18·103 J/(kg°C)
m = 0,026 kg
ΔT = 57 °C (75 - 18)

We vinden dan

Q = 6194,76 J

Het vermogen dat de weerstanden samen afgeven is 40 W (twee keer 20 W). Dit betekent 40 Joule per seconde. In totaal duurt het opwarmen dus

6194,76 / 40 = 154,869 s

Afgerond is dit 1,5·102 s.

Vraag 9

De warmtetransport door stroming in water is veel sterker dan door geleiding in stilstaand water. De meeste warmte die van de weerstanden komt zal dus afgegeven worden aan het gedeelte boven de weerstanden en veel minder aan het water onder de weerstanden. Het water boven de weerstanden is maar een gedeelte van de totale hoeveelheid water en zal dus sneller opwarmen en zal dus eerder de temperatuur van 75 °C bereiken.

Vraag 10

Op t1 is de temperatuur van het water nog gelijk aan de buitentemperatuur (18 ° C). Er zal dan geen warmte ontsnappen. Pverlies = 0 en er geldt dus P > Pverlies.

Op t2 is de temperatuur van het water aan het stijgen. Dit betekent dat er netto energie naar het water toe gaat en dat er dus meer warmte naar toe gaat dan er uit ontsnapt. Ook hier geldt dus P > Pverlies.

Op t3 is de temperatuur van het water constant. Er is warmte-evenwicht en er wordt dus netto geen warmte toe- of afgevoerd. Toevoer en afvoer zijn gelijk en er geldt dus P = Pverlies.

Vraag 11

Voor de warmtestroom geldt

P = λ·A·ΔT /d

P = warmtestroom (J/s)
λ = warmtegeleidingscoefficient(Wm-1K-1)
A = oppervlak (m2)
ΔT = temperatuurverschil (°C)
d = dikte (m)

In BINAs tabel 8 vinden we we warmtegeleidingscoëfficiënt van koper en ijzer

λkoper = 390 Wm-1K-1
λijzer = 80,4 Wm-1K-1

Bij dezelfde oppervlakte, dikte en temperatuurverschil zal koper dus veel beter warmte geleiden dan ijzer. De warmtestroom bij een koperen buis is dus groter.

Vraag 12

We vullen in in de formule voor de warmtestroom

λ = 0,038 Wm-1K-1
A = 4,9·10-2
ΔT = 57 °C
d = 13·10-3m

en vinden dan

P = 8,1642 W

Zonder buisisoltatie was de warmtestroom 27 W. De warmtestroom is dus 27 / 8,1642 = 3,3071 keer zo klein geworden. Afgerond is dit 3,3 keer zo klein.

Vraag over "Buisisolatie"?


    Hou mijn naam verborgen

Eerder gestelde vragen | Buisisolatie

Over "Buisisolatie" zijn nog geen vragen gesteld.