Icon up Overzicht

Haarföhn (HAVO, 2014-2, opg 3)

Onderwerp: Elektrische stroom, Thermische processen

Examenopgave HAVO, natuurkunde, 2014 tijdvak 2, opgave 3: Haarföhn

Feline onderzoekt een aantal eigenschappen van een haarföhn. Ze wil allereerst weten hoeveel kilogram lucht de föhn per seconde uitblaast.
Daarvoor gebruikt ze de volgende formule:

Hierin is:

  • Q de massa van de lucht die per seconde verplaatst wordt,
  • A de oppervlakte van de luchtopening van de föhn,
  • v de snelheid van de uitgeblazen lucht,
  • ρ de dichtheid van de lucht.

Opgaven

a) Laat zien dat Q dezelfde eenheid heeft als Avρ.

Om Q te kunnen berekenen, meet Feline de snelheid van de uitgeblazen lucht en de diameter van de luchtopening.
De windsnelheidsmeter geeft voor de snelheid van de lucht 9,5 ms-1. Zie figuur 1.

 

Figuur 1.

figuur 1.

De diameter van de luchtopening is 4,5 cm. De dichtheid van lucht is afhankelijk van de temperatuur. Dit is weergegeven in figuur 2. De föhn blaast lucht van 20 °C.

Figuur 2.

figuur 2.

Uit de metingen van Feline volgt dat

b) Toon dit met een berekening aan.

Om deze berekening te controleren voert Feline een tweede experiment uit. Ze blaast met de föhn een plastic zak met een volume van 60 liter op. Het opblazen duurt 3,9 s.

c) Controleer met deze gegevens dat .

Feline meet het elektrisch vermogen van de föhn in vier standen:
uit, koud, lauw (1) en warm (2). Ze verzamelt haar metingen in een tabel.
Tabel 1.

In de föhn zitten twee weerstandsdraden en een ventilator. In de stand ‘koud’ worden de weerstandsdraden niet gebruikt. In stand 1 is één weerstandsdraad aangesloten, in stand 2 zijn beide weerstandsdraden in gebruik. De ventilator en de weerstandsdraden zijn parallel aangesloten. Zie figuur 3.

Figuur 4.

figuur 3.

d) Leg met behulp van figuur 3 en de tabel uit dat de weerstandsdraden hetzelfde elektrisch vermogen hebben.

De föhn werkt op een spanning van 230 V. Eén weerstandsdraad heeft
een doorsnede van 0,096 mm2 en is gemaakt van nichroom.

e) Bereken de lengte van deze weerstandsdraad.

De ventilator levert in alle standen  kilogram lucht per seconde. De luchtsnelheid in de koude stand is 9,5 ms-1.

f) Bereken het rendement van de ventilator in deze stand.

Uitwerkingen

Open het antwoord op de vraag van jouw keuze.