Vraag 14
Het temperatuurverschil tussen de binnenkant van de voet (I) en de buitenkant van de schoenzool (IV) is in beide situaties gelijk.Dit is juist.
Het temperatuurverschil tussen de inlegzool (II) en de buitenkant van de schoenzool (IV) is in beide situaties gelijk.
Als de inlegzool is ingeschakeld is de temperatuur bij II hoger. Dit is onjuist.
De warmtestroom tussen de rand van de inlegzool (III) en de buitenkant van de schoenzool (IV) is groter als de verwarming is uitgeschakeld
Te zien is dat als de inlegzool is uitgeschakeld er een kleiner temperatuurverschil is tussen II en IV. Warmtestroom is evenredig met ΔT dus de warmtestroom is juist kleiner als de inlegzool is uitgeschakeld. Dit is dus onjuist.
Als de verwarming is ingeschakeld, is er geen warmtestroom tussen de binnenkant van de voet (I) en de inlegzool (II)
Bij ingeschakelde inlegzool is er géén temperatuurverschil tussen I en II en dus ook geen warmtestroom. Dit is juist.
Vraag 15
- Als de temperatuur constant is, is er warmteevenwicht en compenseert het vermogen van de inlegzool precies het verlies door warmtetransport. De warmtestroom is in deze situatie dus ook gelijk aan 5 W. De formule voor warmtestroom luidt
P = λ·A·ΔT / d
Als we de formule omschrijven vinden we voor het oppervlak
A = P·d / λ·ΔT
De warmtegeleidingscoëfficiënt (λ) van rubber vinden we in Binas tabel 10. Invullen van
P = 5 W
d = 0,018 m
λ = 0,15 W·m-1·K-1
ΔT = 35 °C (of K)
geeft
A = 0,01714 m2
Afgerond is dit een geschat oppervlak van A = 0,02 m2. - Dit oppervlak is omgerekend dit gelijk aan 200 cm2. Dit komt overeen met een lengte van 20 cm en een breedte van 10 cm. Dit is vrij klein voor een schoenzool maar is wel in de juiste orde van grootte.
Vraag 16
Met de gegeven soortelijk weerstand (ρ) kunnen we uitrekenen wat het oppervlak van de doorsnede (A) zou moeten zijn. Uit ρ = RA/L volgtA = ρ·L / R
Invullen van
ρ = 1,65·10-4 Ωm
L = 0,20 m
R = 5,5 Ω
geeft
A = 1,65·10-4 · 0,30 / 5,5 = 9·10-6 m2
Voor doorsnedes van de twee soorten tape vinden we
A15 mm = 15·10-3 · 0,60·10-3 = 9·10-6 m2
A30 mm = 30·10-3 · 0,60·10-3 = 1,8·10-5 m2
Maryam kan dus het best kiezen voor de smalle tape van 15 mm breed.
Vraag 17
Zie figuur hieronder. Rechts staat dezelfde schakeling getekend met daarin de gebruikelijke symbolen.In schakeling 1 zijn de weerstanden in serie geschakeld.
In schakeling 2 zijn de weerstanden parallel geschakeld.
De vervangingsweerstand van schakeling 1 is dan groter dan de vervangingsweerstand van schakeling 2.
De stroomsterkte die bij gelijke spanning loopt in schakeling 1 is dan kleiner de stroomsterkte in schakeling 2.
Het elektrisch vermogen is bij gelijke spanning in schakeling 1 is dan kleiner dan het elektrisch vermogen in schakeling 2.
Vraag 18
We berekenen eerst hoeveel energie nodig is om twee uur lang (2·60·60 = 7200 s) een vermogen van 5,0 W te leveren. Met E=P·t vinden weE = 5,0 · 7200 = 36000 J
De batterij heeft een capaciteit van 3,4 Ah. Dit betekent dat de genoeg energie om een uur lang een stroom van 3,4 A te leveren. Bij 3,4 A en een spanning van 3,7 V is het vermogen 12,58 W. Een uur lang dit vermogen komt overeen met een energie van
E = 12,58 · 3600 = 45288 J
Dit is dus genoeg energie om de benodigde 36000 J te leveren.
