Doelen
- Je kent het verband tussen warmtebron stof en de temperatuur verandering.
- Je kent het verband tussen de hoeveelheid stof en de temperatuur verandering.
- Je kent het verband tussen soort stof en de temperatuur verandering.
- Je kent het verschil tussen warmte en temperatuur.
Energie
Warmte is een vorm van energie. Temperatuur is het trillen van moleculen. Warmte en temperatuur hebben veel met elkaar te maken. Als je warmte aan een voorwerp toevoegt wordt de temperatuur hoger. Toch is warmte niet hetzelfde als temperatuur. In deze paragraaf zie je een aantal voorbeelden waar warmte en temperatuur een belangrijke rol spelen.
Warmte toevoegen
In dit experiment gaan we een bakje van papier verwarmen met de brander. Wat zou er met het papier gebeuren? Als we nu water in het bakje doen voordat we het op de brander zetten, wat gebeurt er dan? Geef voor jezelf antwoord op deze vragen en lees daarna verder.
Een bakje van alleen papier vliegt in de brand. De warmte van de brander zorgt ervoor dat het papier en de lucht eromheen snel heel warm wordt en het papier verbrand.
Een bakje van papier dat is gevuld met water zal niet verbranden. Er wordt door de brander evenveel warmte afgegeven maar de temperatuur van het papier stijgt niet genoeg om het te laten branden. Hier komt het verschil tussen warmte en temperatuur naar voren. De warmte wordt van de vlam van de brander via het papier overgedragen aan het water. De temperatuur van het water en het papier stijgt wel, maar niet zoveel als in het vorige proefje met alleen het papier. Het water neemt de warmte op waardoor het papier niet veel warmer wordt.
Veel of weinig warmte toevoegen
De brander heeft 3 standen. We gebruiken in deze proef de blauwe vlam en de ruisende vlam. De ruisende vlam geeft meer energie dan de blauwe vlam. We kunnen dit ook bewijzen door twee bekerglazen met precies evenveel water te verwarmen vet de verschillende vlammen.
De temperatuur in het bekerglas met de ruisende vlam stijgt sneller dan die in het bekerglas met de blauwe vlam. Dit komt doordat er meer warmte wordt overgedragen door de ruisende vlam dan door de blauwe vlam.
Veel of weinig water
Het maakt ook uit hoeveel stof je verwarmt. De warmte die je toevoegt aan een bekerglas met water verdeelt zich over het bekerglas. Als er veel water in het bekerglas zit moet de warmte zich over meer stof verdelen en zal de temperatuur minder toenemen. Als er weinig water in een bekerglas zit is er weinig warmte nodig om de temperatuur te verhogen. Er is dus een verband tussen de hoeveelheid stof en de verandering van de temperatuur.
Soortelijke warmte
Je hebt gezien dat als je warmte toevoegt aan water de temperatuur groter wordt. Maar hoe zit dat met andere stoffen? We voegen in een experiment aan twee bekerglazen evenveel warmte toe. In beide bekerglazen zit evenveel stof. In een glas zit water en in de andere slaolie. De temperatuur van slaolie stijgt sneller dan die van water. Het toevoegen van een bepaalde hoeveelheid warmte zorgt dus voor verschillende temperatuurstijgingen bij verschillende stoffen.
Alle stoffen hebben de stofeigenschap soortelijke warmte. Deze eigenschap beschrijft de hoeveelheid warmte die je moet toevoegen om een bepaalde temperatuurtoename te veroorzaken.
Faseovergangen
Tijdens een faseovergang wordt wel warmte toegevoegd of afgegeven maar de temperatuur veranderd niet. Dit geld natuurlijk alleen voor zuivere stoffen. Het is een methode om zuivere stoffen te herkennen.
Als je water gaat koken zul je tijdens het koken warmte moeten blijven toevoegen anders stopt het koken. Terwijl je tijdens het koken warmte toevoegt blijft de temperatuur 100 graden. Dit geld ook voor de faseovergang smelten. Hier is het minder duidelijk omdat de omgeving meestal warmer is dan het vriespunt en het ijs warmte uit de lucht onttrekt.
1
Voel eens aan een metalen poot van je stoel of tafel. Voel ook eens aan het houten of kunststof oppervlak van je tafel of stoel. Wat voor verschil voel je?
2
Wat is ongeveer de temperatuur van het hout en het metaal? (vraag aan de docent een thermometer)
3
Wat is ongeveer de temperatuur van je hand? (vraag aan de docent een thermometer)
Wat kun je zeggen over de warmteoverdracht tussen je hand en het hout / metaal?
4
Leg uit waarom je verschil voelt tussen het metaal en het hout.
5
Op een winterdag met veel wind is de gevoelstemperatuur lager dan de echte temperatuur. Leg uit waarom het kouder voelt dan dat het is.
6
Zoek in je Binas het symbool en de eenheid van temperatuur op.
7
Welke andere eenheden voor temperatuur ken je?
8
Waarop is de schaal van Celsius gebaseerd?
9
Waarop is de schaal van Kelvin gebaseerd?
10
Zoek van warmte het symbool, de naam en de eenheid op.
11
Maak een tekening van de opstelling waarin een papieren bakje boven de brander staat. 1 tekening zonder water in het bakje en 1 tekening met water.
12
Geef in beide tekeningen met pijlen aan hoe de warmtestroom is.
13
Leg uit waarom warmte en temperatuur niet hetzelfde zijn.
14
Zet de volgende situaties in de juiste volgorde van snelheid waarmee het water opwarmt. Van langzaam naar Snel.
1: 20ml water verwarmen met een brander met blauwe vlam.
2: 20ml water verwarmen met een ruisende vlam.
3: 500ml water verwarmen met een kaars.
4: 500ml water verwarmen met een brander met een blauwe vlam.
15
Schets een grafiek van de 4 proeven van de vorige vraag. Zet op de x-as de tijd en op de y-as de temperatuur.
16
Voor het verwarmen van slaolie is energie nodig. Is er om slaolie 1 graad te verwarmen meer of minder energie nodig vergeleken met water? (gebruik het filmpje over soortelijke warmte)
17
Bekijk nog eens de paragraaf "Wat is een stof" van het hoofdstuk "Stoffen en hun eigenschappen". Wat gebeurt er met de moleculen van een blok ijs als je het blok in een bekerglas boven een brander verwarmt? Beschrijf in 5 stappen wat er met de moleculen gebeurd. (vast, smelten, vloeibaar, verdampen en gas.)