Natuurkunde.nl - Joulemeter met dompelaar

Joulemeter met dompelaar

K stelde deze vraag op 21 november 2020 om 18:17.

Hallo allemaal,
ik loop een beetje vast met een opdracht:
In een grote joulemeter zit water van 20 graden Celcius. Een dompelaar van 300W wordt aangezet op t=0s. In het diagram van figuur x is het verloop van een temperatuur in de tijd weergegeven (lijn a). De warmtecapaciteit van de lege joulemeter is 102 J/K.
a) Bereken de warmte die de dompelaar in 5,0 minuten afgeeft aan het water.

b) Bereken de massa van het water in de joulemeter.

De proef wordt herhaald met een blok van 0,45 kg in het water. Het meetresultaat is weergegeven als lijn b in het diagram.

c) Bereken de soortelijke warmte van het materiaal waar het blok van is gemaakt.

A antwoord:
Q= Pxt
p= 300 W (J/s)
t= 5min x 60s = 300s
Q= 9x10⁴ J

B;antwoord:
op t=3min --> T= 66 graden Celsius
Δ T= 66-20= 46 graden celcius.
c_water= 4,18x10³ J.kg^-1.C^-1
Q= c x m_water x Δ T
9x10⁴= 4,18x10³ x m_water x 46=
m_water= (9x10⁴/1,92x10⁵)= 0,47 kg
(Ik twijfel of ik ook de warmtecapaciteit van de lege joulmeter moet meenemen inde berekening dmv; Q_opg=Q_afg = Q_opg,mat + Q_opg,Joulemtr = Q_{afg,dompelaar})

c) Idem. Berekening, maar welke temperatuur dient hiet gebruikt te worden voor de dompelaar en Joulemeter?

Reacties

Jan van de Velde op 21 november 2020 om 20:53

K plaatste:

(Ik twijfel of ik ook de warmtecapaciteit van de lege joulmeter moet meenemen in de berekening

dag K,

Aangezien dat ding ook mee opwarmt en er gegevens van zijn, zeker doen. Dus B in die zin aanpassen. Je rekent overigens correct.

K plaatste:

c) Idem. Berekening, maar welke temperatuur dient hiet gebruikt te worden voor de dompelaar en Joulemeter?

Dus ook hier mèt die joulemeter. En verder, welk punt in de grafiek je neemt doet er weinig toe. Je bent echter het handigst als je weer kijkt bij 5 minuten, anders moet je éérst weer een berekeningetje als bij A uitvoeren. En de hulplijntjes in de grafiek geven je ook al die hint.

Groet, Jan

K op 22 november 2020 om 10:35

Dag Jan,
bedankt voor uw snelle antwoord.
Als ik bij b mijn antwoord zo zal aanpassen;
E=pxt = Qwater + Qjoulemeter
Antwoord= 0,47Kg

Voor antwoord C;
Qopg=Qafg
Qopg,metaal +Qopg,water +Qopg,jmtr = Qafg,dompelaar

Hierbij loop ik vast, omdat ik op een negatief getal uit. Dus ik verwacht dat ik hier ergens de fout in ga.

Jan van de Velde op 22 november 2020 om 11:03

K plaatste:

Als ik bij b mijn antwoord zo zal aanpassen;
E=pxt = Qwater + Qjoulemeter
Antwoord= 0,47Kg

dat kan niet, dat is hetzelfde antwoord als eerst (zonder joulemeter). Je zou op minder, en wel 0,4437 kg water moeten uitkomen (correct afronden doen we later wel, want we moeten hiermee bij c nog verder rekenen)

K plaatste:

negatief getal
Dus ik verwacht dat ik hier ergens de fout in ga.

ik ook :)
maar als we niet zien wat je invult in

Qopg,metaal +Qopg,water +Qopg,jmtr = Qafg,dompelaar

en hoe je dat dan verder verrekent kunnen we die fout ook niet aanwijzen :(

K op 22 november 2020 om 14:30

Dag jan,
Ik zag inderdaad dat ik een fout heb gemaakt door de warmtecapaciteit van de legejoulemeter niet te vermenigvuldigen met de temperatuur.
Correctie b:

op t=3min --> T= 66 graden Celsius
Δ T= 66-20= 46 graden celcius.
Qopg = Qafg
Qopg,wat + Qopg,Joulemtr = Qafg,dompelaar
(Qwat= c x mwater x Δ T) + (C x Δ T) = 9 x 10^4 J
(4,18x10^3 x mwater x 46) + (102 x 46) = 9x10^4 J
(192280 x mwater)= 9x10^4 J - (4692 J)
mwater= (85308/192280)= 0,4437 kg

Antwoord c:
Op t=5, lijn b (T= 58 graden)
Δ T= 58-20= 38 graden celcius.
Qopg = Qafg
Qopg,wat + Qopg,Joulemtr + Qopg,metaal = Qafg,dompelaar
(4,18x10^3 x 0,4437 x 38) + (102 x 38) + (c x 0,45 x 38) = 9x10^4 J
(70471,8 j) + (3876 J) + (c x 17,1) = 9 x 10^4 J
(c x 17,1) = (9x10^4 J) - (74347,8 J)
c= (15652,2 J / 17,1) = 915,3 J/kg x K = 0,915 x 10^3 J Kg-1 K-1

Dit antwoord komt alleen niet overeen met een metaal in binas tabel 8.

Jan van de Velde op 22 november 2020 om 14:45

K plaatste:

Dit antwoord komt alleen niet overeen met een metaal in binas tabel 8.

Dit antwoord klopt, en jawel hoor, kijk maar eens bij de legeringen.

groet, Jan

K op 22 november 2020 om 14:54

(Haastige spoed is zelden goed.. Iet te snel een conclusie getrokken.)

Bedankt voor uw tijd en moeite!

Jan van de Velde op 22 november 2020 om 14:59

Graag gedaan

Joulemeter met dompelaar

Reacties

Plaats een reactie

Cookie-instellingen