Vraag 13
Voor de golflengte waarbij de meeste straling wordt uitgezonden bij een bepaalde temperatuur geldt de wet van Wien (BINAS tabel 35-E1)λmax·T = kW
Omgeschreven wordt dit
λmax = kW / T
We vullen in
kW = 2,89777·10-3 (Binas tabel 7)
T = 657 K (384°C + 273)
We vinden dan λmax = 4,41061·106 m. Afgerond is dit een golflengte van 4,41·10-6 m.
Vraag 14
De steen koelt in het water af van 384 °C tot 100 °C. Dit is een temperatuurverschil van 284 °C. De hoeveelheid warmte-energie die de steen hierbij kwijt raakt kunnen we uitrekenen met de soortelijke warmte en de massa van de steen die allebei in de vraag gegeven staan. Er geldtQgraniet = cgraniet·mgraniet·ΔTgraniet
Qgraniet = 0,82·103 · 2,3 · 284 = 535624 J
Er wordt geen warmte afgegeven aan de omgeving dus alle warmte-energie is afgegeven aan het water dat hierdoor 82 °C opwarmt (van 18 °C tot 100 °C). Er geldt dus
Qwater = 535624 J
cwater·mwater·ΔTwater = 535624 J
De soortelijke warmte van water is 4180 Jkg-1°C-1 (Binas tabel 11) en we vinden dan
mwater = 535624 / (4180·82) = 1,5627 kg
Afgerond is dit een massa van 1,6 kg.
Vraag 15
In de tabel (figuur 3) is af te lezen dat basalt een iets grotere soortelijke warmte heeft dan graniet. Dezelfde massa kan bij dezelfde begintemperatuur dus meer warmte-energie bevatten die afgegeven kan worden aan het water. Voor het verwarmen van dezelfde hoeveelheid water is dus iets minder basalt nodig en het basalt kan dus iets lichter zijn dan het graniet.Vraag 16
De kooksteen heeft een groter oppervlak bij gelijke massa.De warmtestroom (hoeveel warmte-energie er per seconde wordt afgegeven) is o.a. afhankelijk van het contactoppervlak. Hoe groter het oppervlak hoe groter de warmtestroom. Het opwarmen zal dus korter duren.De kooksteen heeft een hogere begintemperatuur. De warmtestroom is o.a. afhankelijk van het temperatuurverschil. Hoe hoger het temperatuurverschil hoe groter de warmtestroom. Het opwarmen zal dus korter duren.
De houten pot wordt afgedekt met een deksel. Gevolg is dat er minder warmte kan ontsnappen en de opwarmtijd korter wordt.
De houten pot is breder en minder diep. De pot is gevuld met dezelfde hoeveelheid water. Het contactoppervlak tussen de pot en het water wordt hierdoor groter waardoor er meer warmteverlies door de wanden van de pot is. De opwarmtijd wordt hierdoor langer.
De bodem waar de houten pot op staat is bevroren. Het temperatuurverschil tussen de binnenkant en de buitenkant van de pot is hierdoor aan de onderkant groter waardoor het warmteverlies aan de onderkant sneller gaat. De opwarmtijd wordt hierdoor langer.
Vraag 17
Voor de warmtestroom door geleiding geldt (zie Binas tabel 35-C4)P = λ·A·ΔT / d
Alle gegevens vinden we in de vraag en de tabel. We vullen in
λ = 0,4 Wm-1K-1
A = 0,1 m2 (1·103 cm2)
ΔT = 80 °C (100-20)
d = 0,03 m (3 cm)
en vinden dan
P = 0,4 · 0,1 · 80 / 0,03
P = 106,667 W
Afgerond is dit 1·102 W.