Lees onderstaand artikel:
Seek Thermal tovert smartphones om in infraroodcamera’s.
In videomodus maakt hij infraroodopnamen (206 x 156 pixels) waarbij de kleuren verschillende temperaturen weergeven. De sensor registreert temperaturen tussen -40 °C en 330 °C. Kleurverschillen ontstaan, behalve door temperatuurverschillen, ook door de mate waarin objecten infraroodstraling reflecteren. De app heeft daarom een instelling waarbij de temperaturen worden gecorrigeerd voor de mate van reflectie van een groot aantal materialen zoals huid, beton, graniet, verf, staal en katoen. (TZ)
Bron: Technisch Weekblad, 19-12-14
De camera bepaalt de temperatuur door spectra te meten en λmax te bepalen.
a) Bereken welke minimale en maximale waarde van λmax de camera kan waarnemen.
“Kleurverschillen ontstaan, behalve door temperatuurverschillen, ook door de mate waarin objecten infraroodstraling reflecteren.”
b) Leg uit waarom de camera voor een goede meting moet corrigeren voor reflectie van infraroodstraling op het te meten oppervlak.
De camera geeft met verschillende kleuren de verschillende temperaturen in een beeld weer. Zo kan bijvoorbeeld warmtelekkage door de muur van een huis worden weergegeven. Hiermee kan het warmteverlies per seconde worden bepaald. Onderstaande foto's zijn gemaakt met zo’n infraroodcamera. De kleurenschaal en bijbehorende temperatuur in oC staan rechts van de tweede foto.
Foto met een normale camera:
Foto met de infraroodcamera:
De planten op de foto produceren zelf geen warmte. Ze nemen de temperatuur van de buitenlucht aan.
c) Bepaal de buitentemperatuur op het moment dat de foto is genomen.
d) Leg uit of de ramen beter of minder goed de warmte isoleren dan de bakstenen muur.
De muur van het huis heeft een warmtegeleidingscoëfficiënt van 1,3 Wm/K en is 21 cm dik. In het hele huis is het 20oC.
e) Voer de volgende opdrachten uit:
- Maak op basis van de foto een schatting van het energieverlies per seconde door de muur.
- Maak een schatting hoeveel Gronings aardgas er per etmaal nodig is om dit energieverlies in huis aan te vullen.
$\lambda_{max}\cdot T=k_w$ invullen levert:
$\displaylines{\begin{aligned}\\ \lambda_{max}\cdot (273-40)=2,8978\cdot 10^{-3} \rightarrow \lambda_{max} &= 124\cdot 10^{-7}~\mathrm{m} \\ \lambda_{max}\cdot (273+330)=2,8978\cdot 10^{-3} \rightarrow \lambda_{max} &= 481\cdot 10^{-8}~\mathrm{m}\end{aligned}}$
Uitwerking vraag (b)
De temperatuur wordt bepaald door de hoeveelheid infrarood straling die een voorwerp zelf uitzendt. Reflecteren van straling van elders zegt niets over de temperatuur van het voorwerp zelf.
Uitwerking vraag (c)
De planten kleuren heel donker op de foto, ongeveer dezelfde kleur op 1/4e deel van de schaal. Dat komt overeen met ongeveer 3oC.
Uitwerking vraag (d)
Beter. De oppervlaktetemperatuur van de ramen wordt met een donkerder kleur weergegeven en is dus lager. Er wordt dus minder warmte van binnen naar buiten afgevoerd via een raamoppervlak dan via een muuroppervlak.
Uitwerking vraag (e)
- Op de foto is te zien dat de muur licht gekleurd is. Met de kleurenschaal is de temperatuur van de muur dan op ongeveer 11oC te bepalen. De oppervlakte van de muur moet geschat worden. Afgaande op het formaat van de voordeur is deze te schatten op 50 m2 minus 20 m2 glas- en deuroppervlak.
Invullen van de formule voor warmtetransport levert:
$P=\lambda\cdot A\cdot \frac{\Delta T}{d}=1,3\cdot 30\cdot \frac{(20-11)}{0,21}=1,7\cdot 10^3~\mathrm{W}$ - Per etmaal gaat er dus 1,7 ∙ 103 ∙ (24 ∙ 3600) = 1,5 ∙ 108 J verloren.
De verbrandingswarmte van Gronings aardgas is 32 ∙ 106 J/m3. Per etmaal is dus 1,5 ∙ 108 J / 32 ∙ 106 J/m3 = 4,7 m3 aardgas nodig.
