Koffiepercolator
havo 2022, 2e tijdvak, opgave 5

Vraag 20

De stroomsterkte door de draad kunnen we uitrekenen aan de hand van het vermogen van de koffiepercolator. Uit P = U·I volgt

I = P/U = 1,5·10³ / 230 = 6,5217 A

Dit is groter dan de stroomsterkte die het opgerolde verlengsnoer maximaal aan kan (4,4 A). Het zou dus moeten worden afgerold voor gebruik.

Vraag 21

In figuur 3 is te zien dat tijdens het koffiezetten de temperatuur in 25 minuten stijgt van 15 naar 94 °C. Met de formule voor soortelijke warmte rekenen we uit hoeveel energie dit kost. De soortelijke warmte van water (c) vinden we in Binas tabel 11. Invullen van Q = c·m·ΔT geeft

Q = 4180 · 3,0 · (94-15) = 990660 J

De elektrische energie die in deze 25 minuten wordt verbruikt berekenen we met E_el = P·t. We vinden dan

E_el = 1,5·10³ · (25·60) = 2250000 J

Voor het rendement vinden we dan met η = Q / E_el

η = 990660 / 2250000 = 0,44029

Afgerond is dit een rendement van 44%.

Vraag 22

• Op t = 10 min is de temperatuur aan het stijgen. Dit betekent dat P_elektrisch > P_verlies
• Op t = 100 min is de temperatuur aan het dalen. Dit betekent dat P_elektrisch < P_verlies
• Op t = 500 min is de temperatuur constant. Dit betekent dat P_elektrisch = P_verlies (warmte-evenwicht)

Vraag 23

• Voor het vermogen geldt P=U·I. De spanning (U) is constant (230 V) dus de enige manier om een groter vermogen te krijgen is het vergroten van de stroomsterkte (I). Uit de wet van Ohm (I = U/R) volgt dat dit kan door de weerstand (R) kleiner te maken.
• Tijdens fase I (het opwarmen) moet het vermogen groot zijn. Dit betekent dat de totale weerstand zo laag mogelijk moet zijn. Dit kan door het sluiten van schakelaar S. De vervangingsweerstand van het blokje van de parallele weerstanden R₂, R₃ en S wordt dan namelijk nul (er loopt dan geen stroom door de weerstanden R₂ en R₃).

Vraag 24

Er bestaan 3 manieren van warmtetransport. Bij geleiding geven de moleculen in een materiaal de warmte (beweging) aan elkaar door. In de vacuüm tussenruimte tussen de binnen- en buitenwand bevinden zich geen moleculen en kan dus ook geen geleiding plaatsvinden. Bij stroming kunnen in een gas of vloeistof de moleculen zichzelf verplaatsen en zo de warmte transporteren. Ook deze vorm van warmtetransport kan niet omdat zich niks tussen de binnen- en buitenwand bevindt maar bij een enkelwandige percolator kan óók geen stroming plaatsvinden want het is een massieve vaste stof. Bij straling vindt het warmtetransport plaats door straling. Deze kan zich ook gewoon door vacuüm verplaatsen en deze vorm van warmtetransport zal ook met een vacuü tussenruimte gewoon plaatsvinden.

Alleen geleiding zal dus worden tegengehouden door de vacuümruimte.

Vraag over "Koffiepercolator"?

Typ hier je vraag

Stel je vraag     Hou mijn naam verborgen voor andere bezoekers