Inloggen

Practicum warmtestraling
vwo 2022, 1e tijdvak, opgave 3


Download hierboven de originele pdf van het examen waar deze opgave in staat en de bijbehorende uitwerkbijlage. "Practicum warmtestraling" is de 3e opgave in dit examen. Als je de opgave gemaakt hebt kun je jezelf nakijken met het correctievoorschrift.

Uitleg bij "Practicum warmtestraling"

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 11

Om het vermogen te weten moeten we weten hoeveel stroom er loopt en daarvoor moeten we eerst de weerstand berekenen. Voor de weerstand van een draad geldt

R = ρ·L/A

De soortelijke weerstand van constantaan (ρ) is 0,45·10-6 Ωm (Binas tabel 9). De lengte van de draad (L = 0,35 m) staat in de vraag. Het oppervlak van de draaddoorsnede berekenen we met A = πr2. We vinden

A = π·(½·4,0·10-5)2 = 1,2566·10-9 m2

Voor de weerstand vinden we dan

R = 0,45·10-6 · 0,35 / 1,2566·10-9

R = 125,338 Ω

Voor de stroomsterkte vinden we met de wet van Ohm

I = U/R = 120 / 125,338 = 0,9574 A

Met P = U·I vinden we dan voor het vermogen

P = 120·0,9574 = 114,889 W

Afgerond is dit een vermogen van 1,1·102 W.

Vraag 12

De weerstandstemperatuur­coefficient van constantaan (α) vinden we in Binas tabel 9 en is 0,05·10-3 K-1. De toename in temperatuur (T - T0) is 280 K (temperatuurverschil is in °C en Kelvin hetzelfde). Als we dit invullen in de in de opgave gegeven formule vinden we

ρT = ρ0·(1 + 0,05·10-3·280)

ρT = ρ0·(1,014)

De toename van de soortelijke weerstand is dus 1,4%. Dit is kleiner dan 5% dus Tess heeft gelijk.

Vraag 13

  • Volgens de wet van Stefan-Boltzmann geldt voor het uitgezonden vermogen van een voorwerp

    P = σ·A·T4

    Als we dit omschrijven staat er

    P/A = σ · T4

    Omdat σ een constante is geldt dus dat P/A en T4 recht evenredig met elkaar zijn. Een grafiek met horizontaal P/A en verticaal T4 zou dus een rechte lijn door de oorsprong moeten opleveren.
  • Zie grafiek hieronder. Als we een rechte lijn door de oorspong tekenen die zo goed mogelijk door de punten gaat kunnen we hiermee de richtingscoefficient bepalen. We lezen af

    T4 = 20·1010 K4
    P/A = 11,6·103 Wm-2

    Voor σ vinden we dan

    σ = (P/A) / T4

    σ = 11,6·103 / 20·103

    σ = 5,8·10-8 Wm-2K-4

    Dit komt redelijk goed overeen met de waarde die in Binas tabel 7 staat (5,67·10-8 Wm-2K-4)

Vraag 14

De golflengte waarbij de meeste straling wordt uitgezonden bepalen we met de wet van Wien. Er geldt

λmax = kW / T

Invullen van

kW = 2,89777·10-3 (Binas tabel 7)
T = 656 K (383 °C)

geeft

λmax = 4,4173·10-6 m

Afgerond is dit een golflengte van 4,42 μm.

Vraag 15

Volgens de kwadratenwet (I = Pbron/4πr2) is er een omgekeerd kwadratisch verband tussen de intensiteit en de afstand. In deze situatie zou dus moeten gelden

I = constante · 1/x2

Hieruit volgt

I·x2 = constante

Dit betekent dat voor elk van de metingen I·x2 dezelfde waarde moet hebben. Als we dit uitrekenen voor de 4 metingen in de tabel (figuur 5) vinden we

4810·0,402 = 770
1740·0,502 = 435
980·0,602 = 353
620·0,702 = 304

Dit is duidelijk niet constant en dus is hier de kwadratenwet kennelijk niet van toepassing.


practicumwarmtestraling-1

Vraag over "Practicum warmtestraling"?


    Hou mijn naam verborgen

Eerder gestelde vragen | Practicum warmtestraling

Over "Practicum warmtestraling" zijn nog geen vragen gesteld.