Dag Mirthe,

Dan ga je ons toch eerst eens moeten vertellen hoe jij die grootheid "volumegraad" precies definieert. Want ik ken hem niet, en google biedt ook al niks zinnigs.Dus dat moet een grootheid zijn uit een zeer specifiek vakgebied.

Groet, Jan

 volumegraad = 1 graad opwarming van een bepaald volume?
Dan simpelweg  soortelijke warmte (in J/(m³K) ) x volume (m³)  = warmte in J/K

Hallo Jan,

De term volumegraad is wat ik en mijn begeleider het altijd noemen. Het is het volume van een watersysteem vermenigvuldigd met de temperatuur. Hierdoor kan je makkelijk rekenen met verschillende in en uitgaande waterstromen. Bijvoorbeeld

Watersysteem is 10.000 m3 en 20 graden dan is de volumegraad hiervan 10.000 x 20 = 200.000
Wanneer er een afstroom is van 200 m3/h van 20 graden is dat in volumegraad 200 x 20 =4000 per uur.
En er is een toestroom van 200 m3/h van 25 graden dan is de volumegraad 200 x 25 = 5000 per uur

Dan kan je dus gaan rekenen in uurstappen. Na 1 uur hoe warm is het water dan door de verandering van de af en toestroom. Dat is dan 200.000 (originele volumegraad) + 5000 (Toestroom is plus) - 4000 (Afstroom is min) = 201000

Als je de uitkomst dan weer deelt door het volume van het watersysteem (10.000) krijg je je nieuwe temperatuur. Dus

201.000 / 10.000 = 20,1 graden

Dit is even een grof beeld om een idee te geven over de volumegraad. Mijn begeleider gebruikt dit zelf ook in berekeningen en het is een makkelijke manier om snel een simpele berekening uit te voeren in watersystemen.

Wat is dus moet weten is wat gebeurd er met de temperatuur als ik de hoeveelheid Joule (Door straling zon) toevoeg in dit watersysteem. Om dit dus makkelijk te verwerken in mijn berekening moet het ik het dus doorrekenen naar volumegraad. 

Ik hoop zo je vraag beantwoord te hebben.

Groetjes Mirthe

da's een definitie die blijkbaar zeer lokaal door je begeleider is bedacht. Ik zie dat het soms "handig" is in snel rekenen, maar voor niet ingewijden een volslagen onbekend fenomeen.

Dag Mirthe,

Ik snap het, maar vind het niet handig. Vooral ook omdat je deze grootheid geheel afhankelijk is van de hoeveelheid water in het systeem: een half zo groot systeem heeft een half zo grote volumegraad. Ook, in een rapportage naar bijvoorbeeld een klant toe, zul je dit niet kunnen gebruiken zonder uitgebreide uitleg.

Maar om dan op je vraag terug te komen:
Het kost Q = mcΔT = 1000 x 4185 x 1 = 4 185 000 J om een kuub water 1 graad in temperatuur te doen stijgen.
Je oorspronkelijke volume is 10 000 m³ , en als dat dus 1^oC omhoog moet is er 1·10⁴ x 4,2·10⁶ = 4,2·10¹⁰ J nodig

Jouw volumegraad zou dus overeenkomen met 4,2·10¹⁰ J (als het om 10 000 kuub van de stof water gaat).

En dan twee heel andere problemen voor jouw sommetje: 
1) gelukkig is de aarde op een helaas wat versterkt broeikaseffect na thermisch in evenwicht. Het overgrote deel van de energie die we overdag van de zon ontvangen wordt 's nachts ook weer uitgestraald. Dat geldt ook voor jouw watersysteem. Die dagelijkse instraling stomweg als temperatuurwinst inrekenen is wel héél optimistisch, gelukkig, want anders was de aarde al lang een grote woestijn geworden.

2) Een open wateroppervlak verdampt op een zonnige dag met wat wind al gauw 3-4 mm water (3-4 kg water per m²) en elke kg water die verdampt kost 2,26·10⁶ J, die voornamelijk uit dat water komt . Als dat water 1 m diep is (zodat er een kuub onder elke vierkante meter zit) koelt je hele plas alleen al door die verdamping op zo'n dag dus minstens een graad celsius af. 

Daarnaast heb je nog allerlei andere warmteuitwisselingen met de omgeving. Al met al een heel dynamisch systeem dus, dat zich per seizoen en per dag anders gedraagt. 

Groet, Jan

Hoe bereken ik het volgende??

Ik heb een voertuig met een watertank van 2500 liter. Dit water is 15 gr C. 
Het voertuig staat in een stalling met een omgevingstemperatuur van 30 gr. C.
Hoe lang duurt het voordat de temperatuur van het water is de tank is verhoogd tot 20 gr C ?
Welke formule hoort hierbij ? 

Formule:  Q = c.m.ΔT
m = massa 2500 liter water in kg
ΔT = 20-15 = 5ºC
c = soortelijke warmte van water = 4186 J/kgK

Zoveel warmte/energie is nodig. Hoe lang nodig is om de tank op die temperatuur te krijgen is afhankelijk van hoe makkelijk of moeilijk de energie bij dat koude water kan komen. Een vrieskist is goed geisoleerd: daar kan het dagen duren voor je van -10 op +15 komt (als de stroom langdurig uitvalt). Een glas water warmt veel sneller op van 15 naar 20 graden in een warmte omgeving waar geen isolerende hindernissen zitten.
Dus pas als je weet hoeveel J/s (vermogen P) door de tankwand heen kan kun je berekenen hoeveel tijd nodig is om de benodigde joules aan energie in de tank te krijgen. Dat heeft alles te maken met de geleiding door de wand:
P = λ A/d ΔT
met
A = oppervlak van de tankwand
d = dikte van de wand
λ = geleidingscoefficient - afhankelijk van constructie en materialen

De ΔT is het temperatuursverschil (20-15) maar zal veranderen naarmate de tank opwarmt. Als het water inmiddels 18 graden is, dan is  ΔT=2 en gaat het energietransport minder worden. Conform dagelijkse ervaringen: een hete kop thee van 90 graden koelt relatief snel af tot 30 graden (grote P) maar van 30 naar 20 gaat al veel langzamer en van 20 naar 15 nog langzamer...