Warmteleer

Sander stelde deze vraag op 14 maart 2010 om 10:15.

Ik was sommen aan het maken en ik weet niet hoe ik verder moet gaan.

 

Opgave

Men heeft 50,00 g water van 20oC en men verwarmt dat tot 100oC.

 

a) Bereken hoeveel warmte daarvoor nodig is.

 

Q = c . m . x .ΔT

 

Q = 4,18 . 103 * 0,050 * (100-20) = 1,7 . 104 J

 

 

Bij een constante druk van 1,013 bar wordt deze 50,00g vloeibaar water bij het normale kookpunt 100oC omgezet in waterdamp . Neem bij deze opgave aan dat bij 100oC de dichtheid van vloeibaar water 1,00g/cm3 bedraagt.

 

b) Zoek de verdampingswarmte van water op en bereken de hoeveelheid warmte die nodig is voor het laten verkoken van het water.

 

Verdampingswarmte 2,26 . 106 J/kg

 

? Q = 2,26 . 106 * 0,050 = 1,1 . 105 J

 

c) Bereken het volume van 50,00 g waterdamp bij deze gegeven druk en een temperatuur van 100oC.

?

d) Bereken de waarde van ieder van de drie grootheden uit het rechterlid van de eerste hoofdwet van de warmteleer  ΔEΔEp en Wu

Wu = p* ΔV 

ΔEk = 0,5mv22   

Q = c * m * ΔT

?

 

Kan iemand kijken of vraagstukken a en b goed zijn? en helpen met vraagstukken c en d.

Alvast bedankt.

Sander

 

Reacties

Jan op 14 maart 2010 om 10:57

Dag Sander,

a) en b) zijn correct.

c) beschouw de waterdamp als een ideaal gas.

Bereken m.b.v. de molmassa van water hoeveel mol watermoleculen er in die 50,00 g water(damp) zitten.

Bereken met de algemene gaswet pV=nRT welk volume dat inneemt bij 100°C.

Groet, Jan 

Sander op 14 maart 2010 om 12:05

c)  n = 50,00g/(18,02g/mol) = 2,8 mol H2O

pV= nRT 

V = (nRT)/p  

V = (2,8 * 8,3145*(100+273)) / 1,013 . 105

VWaterdamp=  0,085 m3  =  85 L

Is dit antwoord  op vraag c goed?

 

Sander op 14 maart 2010 om 12:49

vraag d)

 

pV= nRT n= 2,8 mol H2O

 

V = (nRT)/p

 

V1 = (2,8 * 8,3145*(20+273)) / 1,013 . 105

 

V2 = (2,8 * 8,3145*(20+273)) / 1,013 . 105

 

Wu = p *ΔV = 1.013.105 * (V2-V1)

 

Wu = 1,8. 103 J (N.m)

 

Als ik waterdamp als ideaalgas beschouw, dan denk ik dat

 

ΔEp = 0

ΔEK = Q - ΔEP - W

ΔEK =  1,7.104 - 0 - 1,8 . 103 = 1,5 . 104 J

 

Klopt deze berekening ?

 

 

 

Jan op 14 maart 2010 om 13:00

c) is in orde, alleen mag je een significant cijfertje meer pakken.

Wat je bij d) met die V1 en V2aan het doen bent zie ik niet goed. Je begint met een volume vloeistof, en eindigt met een volume waterdamp lijkt me. Dat volume waterdamp heb je net berekend bij c), voor het volume vloeistof heb je eerder nette gegevens gekregen.  

Als dat weer in orde is moet ik eigenlijk zelf eens gaan kijken hoe die potentiele en kinetische energie ook alweer precies gedefinieerd zijn. Da's bij mij ook een beetje weggezakt, maar ik herken vaag je formules, dus dat zou dan best wel eens in orde kunnen komen. Voor de rest van de dag zie je me hier waarschijnlijk niet meer. Misschien iemand anders?

Groet, Jan

Jaap op 14 maart 2010 om 15:08

Dag Sander,
Jan schrijft "Wat je bij d) met die V1 en V2 aan het doen bent zie ik niet goed."
Bedoel je misschien  met 100 in plaats van 20 °C? Dan volgt jouw

 Toch kom je zo niet op de juiste uitwendige arbeid, want aan begin heb je geen ideaal gas van 20 graad Celsius. ΔV is het volume van de waterdamp minus het volume van het vloeibare water, lijkt me.
Je noteert Δ Ep=0. Dat begrijp ik niet. Vóór het verdampen is er vloeibaar water. Anders dan in een ideaal gas trekken de vloeistofmoleculen elkaar aan (cohesie). Daardoor heeft de vloeistof wel potentiële energie; het ideale gas niet.
ΔEk=0 lijkt me, aangezien de temperatuur bij het verdampen constant is.
Nu kun je  berekenen.
Groeten,
Jaap Koole

Sander op 14 maart 2010 om 17:16

Beste Jaap,

Bij V2= (2,8 * 8,3145*(100+273)) / 1,013 . 105 heb ik een typ fout gemaakt.

Vvloeibaarwater(1)= m/ρ = 0,050* 1,00 = 50 cm3 = 50* 10 -6 m3

Vwaterdamp(2)=(2,8 * 8,3145*(100+273)) / 1,013 * 105 = 0,085m3

Wu = p *ΔV = 1,013105 * (V2-V1)

Wu = 8,6*103 J

Temp constant --> ΔEK = 0

Q = 2,26*106 * 0,050 = 1,1 *10

ΔEp = Q - ΔEK - Wu

ΔEp = 1,1* 104 - 0 - 8,6*103 = 1,0 *105 J

 

Is het zo wel goed of heb ik weer fouten gemaakt?

 

 

Jaap op 14 maart 2010 om 17:47

Dag Sander,
Zo lijkt het me goed, op twee typfouten na.
"m/ρ = 0,050*1,00" moet zijn "m/ρ = 0,050/1,00"
en aan het einde van je berekening  moet zijn .
Groeten,
Jaap Koole

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Ariane heeft achtentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)