Hoofdstuk 2
Temperatuur

§1 Temperatuur
§2 Faseovergangen
§3 Warmtetransport

§1 Temperatuur

In dit hoofdstuk gaan we de wereld om ons heen verklaren aan de hand van de beweging van de kleine deeltjes waaruit de wereld bestaat. In deze eerste paragraaf gaan we de temperatuur op deze manier bestuderen.

Zoals je weet meten we de temperatuur met een thermometer. Een veelgebruikte thermometer bestaat uit een dun buisje met daarin gekleurde alcohol (zie de onderstaande afbeelding). Als de alcohol warmer wordt, dan zet het uit, waardoor de thermometer een hogere waarde aangeeft. Als de alcohol afkoelt, dan krimpt het weer, waardoor het een lagere waarde aangeeft.

De bekendste eenheid voor de temperatuur is de graden Celsius (°C). Het maken van een correcte schaal op een thermometer wordt het ijken van een thermometer genoemd. Dit doen we als volgt. De waarde die de thermometer aangeeft in ijswater noemen we 0 °C. De waarde die de thermometer aangeeft in kokend water noemen we 100 °C (zie de rechter afbeelding). De afstand tussen deze twee waarden wordt dan in honderd gelijke stapjes van 1 °C verdeeld.

Voorbeeld

Vraag:

In de onderstaande linker afbeelding zien we een ongeijkte thermometer. De onderste stippellijn werd gezet toen de thermometer in ijswater gelegd werd. De bovenste stippellijn werd gezet toen de thermometer in kokend water gelegd werd. Noteer de schaalverdeling op de thermometer in stapjes van 10 ^oC en bepaal daarna de temperatuur die de thermometer aangeeft.

Antwoord:

De onderste stippellijn geeft de temperatuur in ijswater. Dit heeft een temperatuur van 0 ^oC. De bovenste stippellijn geeft de temperatuur in kokend water. Dit heeft een temperatuur van 100 ^oC. In de tweede onderstaande afbeelding is dit toegevoegd.

Meet nu de afstand tussen de stippellijnen. In dit geval vinden we 6,5 cm. Als we deze afstand door tien delen, dan vinden we de afstand behorende bij een stapje van 10 ^oC. In dit geval vinden we:
AANPASSEN!!!
6,5 / 10 = 0,65 cm

In de derde afbeelding zijn de stapjes toegevoegd. We kunnen hiermee ook de thermometer aflezen. We vinden in dit geval 69 ^oC.

Maar wat is temperatuur eigenlijk? Temperatuur wordt veroorzaakt door de beweging van de deeltjes waaruit stoffen bestaan. Hoe sneller de deeltjes bewegen, hoe hoger de temperatuur van het materiaal. Andersom geldt ook dat hoe langzamer de deeltjes bewegen, hoe lager de temperatuur wordt. Als we een voorwerp blijven afkoelen, dan komt er een moment dat alle atomen stil staan. Dit gebeurt bij -273 °C. Op dat moment is de allerlaagste temperatuur bereikt. We noemen deze temperatuur het absolute nulpunt. Het is niet mogelijk dat een materiaal nog kouder wordt, want de atomen staan bij deze temperatuur immers al helemaal stil.

EXPERIMENT

In het rechter filmpje demonsteren we dit principe door de beweging van inkt in warm en koud water te vergelijken.

DEMO-VIDEO:
Temperatuur en beweging van deeltjes

Sinds de ontdekking van het absolute nulpunt wordt ook vaak een andere eenheid voor de temperatuur gebruikt: de kelvin (K). Bij deze schaal is ervoor gekozen om de temperatuur van het absolute nulpunt 0 kelvin te noemen. Er geldt dus:

$$ 0 \text{ K} = -273\,^{\circ}\text{C} $$

We rekenen kelvin en graden Celsius als volgt in elkaar om:

Als voorbeeld zien we hieronder het smeltpunt van water weergegeven. Water smelt bij 0 ^oC. Dit komt overeen met 0 ^oC + 273 = 273 K. Het kookpunt van water is 100 ^oC. Dit komt overeen met 100 ^oC + 273 = 373 K.

We kunnen nu ook meteen begrijpen waarom stoffen uitzetten als we de temperatuur verhogen en krimpen als we de temperatuur verlagen. Als we de temperatuur van bijvoorbeeld een stuk metaal verhogen, dan gaan de deeltjes in dit metaal sneller trillen. Door dit trillen duwt elk deeltje de omliggende deeltjes een beetje weg. Het materiaal neemt op deze manier meer ruimte in (zie de onderstaande animatie).

In veel praktische situaties moeten we rekening houden met deze uitzetting. Bij veel bruggen zien we bijvoorbeeld een "ritssluiting" (zie de linker onderstaande afbeelding). Dit zorgt ervoor dat de brug ruimte heeft om een beetje uit te zetten op een warme dag. In de rechter afbeelding zien we wat er gebeurt als er niet goed wordt nagedacht over de uitzetting van materialen. De rails in de afbeelding zijn helemaal kromgetrokken door het uitzetten.

(Afbeelding: Matt H. Wade; CC BY-SA 3.0 / PD)

EXPERIMENT

In het onderstaande filmpjes zien we dit effect in de praktijk:

DEMO-VIDEO:
Uitzetting

DEMO-VIDEO:
Krimpen met vloeibare stikstof

Bij gassen kan je krimpen en uitzetten nog duidelijker zien. Als je een ballon met daarin lucht koud maakt door het bijvoorbeeld onder te dompelen in vloeibare stikstof, dan zie je de ballon duidelijk krimpen (zie het onderstaande filmpje en de onderstaande afbeeldingen). Als je de ballon daarna weer opwarmt, dan zet de ballon weer uit.

Leerdoelen:

Zorg dat je kelvin en graden Celsius in elkaar kan omrekenen en dat je weet dat 0 K overeenkomt met -273 ^oC.

Zorg dat je een thermometer kan ijken.

Zorg dat je temperatuur kan verklaren met behulp van de beweging van deeltjes. Weet dat hoe sneller deeltjes bewegen, hoe hoger de temperatuur. De deeltjes staan stil bij 0 K.

Zorg dat je het uitzetten en krimpen van materialen kan verklaren met behulp van deeltjes. Hoe hoger de temperatuur, hoe sneller de deeltjes bewegen en hoe meer ruimte de deeltjes innemen.

Opdrachten

(2p) Leg uit dat de temperatuur niet onder de -273°C kan komen.

(4p) Schrijf de volgende temperaturen om:

0 K = ... °C

473 K = ... °C

0 °C = ... K

100 °C = ... K

(4p) Schrijf de volgende temperaturen om:

125 K = ... °C

730 K = ... °C

200 °C = ... K

-100 °C = ... K

(2p) Water kookt bij 100 °C en alcohol bij 351 K. Leg uit wat een hogere temperatuur heeft: kokend water of kokend alcohol?

Hieronder zien we een afbeelding van een ongeijkte thermometer. De onderste stippellijn werd gezet toen de thermometer in ijswater gelegd werd. De bovenste stippellijn werd gezet toen de thermometer in kokend water gelegd werd.

(2p) Noteer de schaalverdeling op de thermometer in stapjes van 10 °C.

(1p) Welke temperatuur geeft deze thermometer aan?

(1p) Noteer de schaalverdeling ook in kelvin.

(1p) Leg met waarom een vaste stof krimpt als de temperatuur afneemt.

(1p) Bij lange bruggen is vaak een "ritssluiting" te zien (zie de afbeelding in de theorie). Waar dient dit voor?

(1p) Asfalt wordt bij hoge temperatuur vloeibaar aangebracht op een weg. Daarna koelt het vanzelf weer af en wordt het asfalt weer een vaste stof. Neemt het volume van het asfalt bij het afkoelen toe of af.

Tussen de stukken van een betonnen wegdek zitten rubberen voegen.

(1p) Waarom is dit gedaan?

(1p) Leg uit of de voeg het breedst is in de zomer of in de winter.

(1p) Als je de verwarming aanzet, hoor je vaak krakende geluiden in het huis. Geef hiervoor een verklaring.

(1p) Op een spuitbus staat: "LET OP! Niet blootstellen aan temperaturen boven de 50 graden Celsius". Waarom mag dat niet?

(1p) Leg uit wat er gebeurt als je een ballon onderdompelt in (extreem koud) vloeibaar stikstof.

Over een bekerglas wordt met een elastiekje een boterhamzakje strak gespannen.

(1p) Wat gebeurt er met het zakje als we de beker verhitten?

(1p) Wat gebeurt er met het zakje als we de beker in de koelkast zetten?

(1p) Een metalen dop is moeilijk van een glazen pot te draaien. Hoe los je dit probleem op met de theorie uit deze paragraaf?

§2 Faseovergangen

In deze paragraaf gaan we de drie fasen en de faseovergangen begrijpen aan de hand van de beweging van deeltjes.

Stoffen bevinden zich meestal in één van de volgende drie fasen:

gas
vloeibaar
vast

We kennen allemaal de drie fasen van water. Vast water noemen we ijs, vloeibaar water noemen we gewoon "water" en water in gasvorm noemen we waterdamp.

Een stof is vast als de temperatuur onder het smeltpunt ligt. Een stof is vloeibaar als de temperatuur tussen het smeltpunt en het kookpunt ligt en een stof is gasvormig als de temperatuur boven het kookpunt ligt (zie de onderstaande afbeelding).

Hieronder zijn de smelt- en de kookpunten van een aantal stoffen weergegeven. In BINAS vind je een uitgebreidere tabel. Zoals je ziet zijn de temperaturen gegeven in kelvin. In de vorige paragraaf heb je geleerd dit om te rekenen naar graden Celsius:

Stof	Smeltpunt	Kookpunt
Alcohol (ethanol)	159 K	351 K
Benzine	123 K	-
Ether	157 K	308 K
Kwik	234 K	630 K
Melk	272 K	373 K
Olijfolie	-	570 K
Petroleum	203 K	423 K
Spiritus	183 K	351 K
Water (277 K)	273 K	373 K
Zeewater	270 K	-
Zwavelzuur	284 K	603 K

Ook de drie fasen kunnen we met behulp van deeltjes begrijpen. Hieronder zien we de drie fasen op atomair niveau afgebeeld. In de onderstaande linker afbeelding is een vaste stof op atomair niveau afgebeeld. De atomen in een vaste stof zitten op een vaste plaats en kunnen op deze plaats alleen een beetje heen en weer trillen. Alleen bij 0 K staan de deeltjes helemaal stil.

Ook de drie fasen kunnen we aan de hand van deeltjes begrijpen. In de onderstaande linker afbeelding zien we dat bij een vaste stof de atomen op een vaste plaats zitten en op deze plaats alleen een beetje heen en weer kunnen trillen. Bij een vloeistof zitten de atomen nog steeds tegen elkaar aan, maar hebben ze geen vaste plek meer. Ze kunnen nu vrij langs elkaar heen bewegen (zie de middelste afbeelding). Dit verklaart de beweeglijkheid van vloeistoffen. In een gas zijn de atomen helemaal los van elkaar en vliegen kriskras door elkaar heen (zie de rechter afbeelding). Een kleurloos gas kan je niet zien. Een voorbeeld hiervan is lucht. De individuele deeltjes zijn immers te klein om met het oog waar te nemen.

EXPERIMENTEREN

In het rechter filmpje worden de drie fasen gemodelleerd met kleine balletjes die in trilling worden gebracht. Ook wordt hier gedemonstreert dat je een gas gemakkelijk kan indrukken.

DEMO-VIDEO:
Fasen en het deeltjesmodel

Als een stof van één fase overgaat naar een andere, dan spreken we van een faseovergang. Hieronder zien we links het smelten van ijs. Dit is een faseovergang van vast naar vloeibaar. Zelfs een voorwerp zo hard als staal wordt bij hogere temperaturen een vloeistof (zie de middelste afbeelding). In de rechter afbeelding "zien" we water verdampen. Dit is een overgang van vloeibaar naar gas. Onthoud dat de nevel die boven het kokende water ontstaat, bestaat uit kleine druppels in vloeibare fase. Pas als deze druppels lijken te verdwijnen "in het niets", veranderen ze in een gas. Waterdamp kunnen we immers niet zien.

(Afbeelding: Pixabay; PD / P sakthy; CC BY-SA 3.0 / Pixabay; PD-mod)

Er bestaan zes verschillende faseovergangen. De namen van deze overgangen kan je vinden in de onderstaande afbeelding:

Als een vloeistof in een vaste stof verandert, dan noemen we dit stollen (het stollen van water noemen we ook wel bevriezen). Als een vaste stof in een vloeistof verandert, dan noemen we dit smelten. Water stolt als we het afkoelen onder de 0 °C en smelt als we het verwarmen boven de 0 °C. We noemen 0 °C daarom het smeltpunt of het stolpunt van water.

Als een vloeistof in een gas verandert, dan noemen we dit verdampen. Als een gas in een vloeistof verandert, dan noemen we dit condenseren (of condensatie). Water verdampt als we het verwarmen boven de 100 °C en condenseert als we het afkoelen onder de 100 °C. We noemen 100 °C daarom het kookpunt van water. Condensatie treedt bijvoorbeeld op in de linker onderstaande afbeelding. Waterdamp in de lucht komt in aanraking met de koude fles en op deze manier ontstaan waterdruppeltjes aan de buitenkant van de fles. Ook dauw en mist ontstaan door condensatie (zie de twee rechter afbeeldingen).

(Afbeelding: Acdx; CC BY-SA 3.0 / Taro Taylor; CC BY 2.0 / Hillebrand Steve; PD)

Als een gas in een vaste stof verandert, dan noemen we dit rijpen. Als een vaste stof in een gas verandert, dan noemen we dit sublimeren. Als het in de winter vriest, dan kan de waterdamp uit de lucht direct bevriezen. Bij het rijpen van water ontstaan kleine ijskristalletjes (zie de onderstaande afbeeldingen). De ijskristallen in de vrieskist zijn ook door rijpen ontstaan. Sublimeren komt minder vaak voor. Tijdens droge winterdagen zien we soms sneeuw verdwijnen, terwijl het de hele dag heeft gevroren. Sneeuw is in dat geval gesublimeerd tot waterdamp.

(Afbeelding: Robert Reisman; CC BY 3.0 / Rubelson; CC BY-SA 4.0)

Leerdoelen:

Zorg dat je met de smelt- en kookpunten in BINAS kan achterhalen in welke fase een stof zich bevindt.

Zorg dat je de zes faseovergangen kent en dat je hier voorbeelden van kan noemen.

Zorg dat je de drie fasen en de faseovergangen kan verklaren met behulp van de deeltjes waaruit stoffen bestaan.

Zorg dat je weet dat deeltjes in gasvorm niet zichtbaar zijn (behalve als het gas een kleur heeft) en dat de zichtbare nevel boven kokend water bestaat uit kleine vloeibare druppeltjes. Als deze druppels lijken te "verdwijnen" verdampen de druppels tot een gas.

Opdrachten

(1p) Hoe noem je de faseovergang van een gas naar een vloeistof?

(1p) Hoe noem je de faseovergang van een vaste stof naar een gas?

(1p) Stel je krijgt een glas cola met een aantal ijsklontjes. Geef aan in welke fase de frisdrank, de koolstofdioxide (de "prik") en het ijs zich bevinden.

(8p) Geef in de volgende situaties aan welke faseovergang er plaatsvindt:

Bij koud weer komen nevelwolkjes uit je mond.

Een koud glas limonade beslaat aan de buitenkant.

Er vormen zich ijskristallen op de producten in de vriezer.

Kleren drogen snel op in de wind.

Je maakt ijsklontjes in de vriezer.

De badkamerspiegel beslaat als je de douche uit stapt.

Mist klaart op in de loop van de ochtend.

Er vormen zich dauwdruppels op grassprieten.

(3p) Zoek het smeltpunt en kookpunt op van melk, alcohol en kwik.

(2p) Paraffine smelt bij een temperatuur van ________ K. Dit is een temperatuur van ________ ^oC.

(3p) Leg voor de volgende drie stoffen uit in welke fase ze bevinden bij kamertemperatuur (20 ^oC). Maak hierbij geen gebruik van BINAS:
- Petroleum heeft een smeltpunt van 203 K en een kookpunt van 423 K
- Chroom een smeltpunt van 1907 K en een kookpunt van 2672 K
- Chloor heeft een smeltpunt van 172 K en een kookpunt van 239 K.

(2p) Volgens de fabrikant smelt een weerstandsdraad bij een temperatuur van 1356 ^oC. Van welk materiaal is de draad gemaakt?

Lege knoopcellen (een batterij in de vorm van een knoop) bevatten (vloeibaar) kwik en worden in een fabriek verwerkt. De knoopcellen worden eerst vermalen. Daarna worden ze verhit tot boven het kookpunt van kwik. Het vloeibare kwik gaat daarbij over in de gasvorm.

(1p) Hoe noem je deze faseovergang.

(2p) Noteer bij welke temperatuur het kwik gasvormig wordt in K en ^oC.

(1p) Het gasvormige kwik wordt daarna opgevangen en koelt af naar kamertemperatuur. Welke faseovergang vindt dan plaats?

(Bron: Examen VMBO-T, 2023-1)

(2p) Bedenk waarom een gas wel gemakkelijk samengeperst kan worden en een vloeistof niet.

(1p) Als je een ei bakt, dan verandert het ei van een vloeibare fase naar een vaste fase. Leg uit of dit een faseovergang is of niet?

(2p) Een leerling komt een kamer binnen en zijn bril beslaat. Leg uit wat er gebeurd is en onder welke omstandigheden dit gebeurt.

(1p) Leg uit wat er met de deeltjes gebeurt als een vloeistof verdampt.

(2p) In de volgende afbeelding zien we bij A stoom ontsnappen uit een ketel. Bij B wordt de stoom een nevel. Noteer voor A en B de fase waarin het water zich bevindt. Leg je antwoord uit.

(Afbeelding: Lesley Van Damme; CC BY 2.0)

§3 Warmtetransport

In deze paragraaf gaan we drie manieren bestuderen waarop warmte kan stromen van de ene plek naar de andere.

Als je een kruik vult met heet water en deze tegen je lichaam houdt, dan wordt je lichaam warmer en de kruik langzaam kouder (zie de linker onderstaande afbeelding). En als je een ice pack tegen je lichaam houdt, dan wordt je lichaam kouder en de ice pack juist warmer (zie de rechter afbeelding). In beide gevallen zeggen we dat geval er warmte is verplaatst van het warme naar het koude voorwerp

In het dagelijks leven wordt in dit voorbeeld ook wel eens gezegd dat "kou" van het koude naar het warme voorwerp stroomt. In de natuurkunde wordt deze manier van denken echter zo veel mogelijk vermeden. Warmte is namelijk een vorm van energie en deze energie stroomt altijd van warme naar koude voorwerpen. Een zin als "doe het raam dicht, want er komt kou binnen" is natuurkundig gezien dus onhandig. Wat er in werkelijkheid gebeurt is dat er juist warmte naar buiten stroomt.

Het stromen van warmte noemen we ook wel warmtetransport. Er bestaan drie soorten warmtetransport:

Warmtegeleiding
Warmtestroming
Straling

We gaan deze drie soorten hieronder uitgebreid bespreken.

Warmtegeleiding:

Warmtegeleiding (ook wel gewoon geleiding genoemd) ontstaat doordat atomen hun warmte doorgeven doordat ze tegen elkaar botsen. In de onderstaande animatie zie je een stuk metaal dat aan één kant wordt verwarmd. Als gevolg gaan op deze plek de deeltjes sneller trillen. Deze deeltjes botsen dan tegen omringende deeltjes en deze worden als gevolg ook in trilling gebracht. Op deze manier trekt de warmte door het materiaal. We zien dit effect bijvoorbeeld als we een metalen lepel in een pan kokend water plaatsen. De warmte trekt dan door het metaal omhoog (zie de onderstaande afbeelding).

EXPERIMENT

In het rechter filmpje wordt de geleidbaarheid van ijzer, aluminium en koper vergeleken:

DEMO-VIDEO:
Warmtegeleiding

Niet alle stoffen geleiden warmte even goed. Een metalen lepel in een pan met kokend water wordt bijvoorbeeld veel sneller warm dan een houten of een plastic lepel. Metaal wordt daarom een goede geleider genoemd en hout en plastic zijn slechte geleiders. Slechte geleiders worden ook wel isolatoren genoemd.

Ook gassen en vloeistoffen zijn isolatoren. Een thermosfles maakt bijvoorbeeld gebruik van de isolerende eigenschap van lucht. De wand van een thermosfles bestaat uit twee laagjes met daartussen lucht (zie de onderstaande afbeelding) en als gevolg stroomt warmte lastig de fles in en lastig de fles uit. Warme dranken blijven hierdoor langer warm en koude dranken langer koud. Hetzelfde principe wordt toegepast bij dubbelglas. Dubbelglas bestaat uit twee glazen met daartussen lucht. Dit zorgt ervoor dat we weinig warmte verliezen via de ramen en als gevolg besteden we minder geld aan het opwarmen van ons huis. Ook via de muren ontsnapt warmte. Om dit te verminderen bestaan muren vaak uit twee delen met daartussen lucht. Dit worden ook wel spouwmuren genoemd.

Warmtestroming:

Hoewel gassen en vloeistoffen geen goede geleiders zijn, kan warmte hierin wel goed worden getransporteerd met behulp van warmtestroming. We kunnen dit effect goed zien in de onderstaande linker afbeelding. Door geleiding zal het water in de buurt van de vlam opwarmen. Dit warme water zet uit en als gevolg wordt de dichtheid van het water kleiner en zal het opstijgen. Hierdoor begint het water rond te stromen.

Ook het verwarmen van een kamer met behulp van een verwarming gebeurt via warmtestroming. In veel huizen wordt water opgewarmd in een cv-ketel met behulp van aardgas. Dit warme water wordt dan rondgepompt naar de verwarmingen in huis. De warme verwarmingen zorgen er weer voor dat de lucht in de kamers warm wordt (zie de onderstaande rechter afbeelding). De verwarming zelf kan met behulp van geleiding alleen de lucht verwarmen die direct in contact staat met de verwarming. Deze lucht wordt hierdoor warmer, krijgt een lagere dichtheid en stijgt op. Als gevolg ontstaat er een warmtestroom in de kamer en wordt de kamer steeds warmer.

EXPERIMENT

In het rechter filmpje demonsteren we dit principe. De stroming is zichtbaar gemaakt met behulp van kleine aluminiumdeeltjes:

DEMO-VIDEO:
Warmtestroming

In sommige gevallen willen de warmtestroming juist beperken. Als een huis in de winter verwarmd wordt, dan wordt de binnenwand van de spouwmuur ook warm. Er ontstaat dan tussen de binnen- en de buitenwand warmtestroming van lucht. Op deze manier komt de warmte van de binnenmuur redelijk gemakkelijk bij de buitenmuur aan en daarna ontsnapt de warmte uit het huis. Dit kan worden voorkomen door isolatiemateriaal tussen de wanden te plaatsen. Een voorbeeld hiervan is purschuim of glaswol (zie de onderstaande afbeelding). In beide stoffen zitten kleine belletjes lucht. De aanwezigheid van lucht beperkt geleiding en doordat de lucht vast zit in het isolatiemateriaal kan het niet stromen.

Straling:

De derde soort warmtetransport wordt straling genoemd. Een ander woord voor straling is licht. Dat straling warmte kan overdragen weten we als we onze handen in de zon houden. Als zonlicht door onze huid wordt geabsorbeerd, wordt onze huid warmer. Hetzelfde effect treedt ook op als je je handen warmt aan een kampvuur of openhaard. Er is ook straling die we niet met onze ogen kunnen zien. Alle warme objecten, inclusief ons eigen lichaam, zenden bijvoorbeeld infraroodstraling uit. In de onderstaande afbeelding zien we een foto van warm water dat uit een kraan stroomt, gemaakt met een infraroodcamera. Zoals je ziet geeft warm water infraroodstraling af. Als je je hand naast een hete verwarming plaatst, dan kan je de infraroodstraling ook voelen (boven de verwarming is het nog warmer, maar dat komt voornamelijk door warmtestroming).

(Afbeelding: NASA; PD)

Om verlies via straling tegen te gaan bij het verwarmen van je huis, wordt soms glanzende folie tegen de muur achter een verwarming geplakt. De infraroodstraling die van de verwarming afkomt wordt dan terug de kamer in gereflecteerd.

↓ VMBO VERSIES van deze VIDEOS komen binnenkort online!

INSTRUCTIE:
Warmtetransport

Leerdoelen:

Zorg dat je begrijpt dat warmte een energiesoort is die verplaatst van warme naar koude voorwerpen.

Zorg dat je de drie soorten warmtetransport kent en voorbeelden kan noemen.

Zorg dat je weet dat gassen zoals lucht slecht geleiden. Kunststof en hout geleiden ook slecht. Metalen geleiden juist goed.

Zorg dat je weet dat warmere gassen en vloeistoffen een lagere dichtheid hebben en opstijgen in een omgeving van koudere gassen en vloeistoffen.

Zorg dat je weet dat warme voorwerpen infraroodstraling uitzenden. Net als zichtbaar licht zorgt de absorptie van straling voor een stijging van de temperatuur.

Opdrachten

Een leerling houdt een hete kruik tegen zijn buik.

(1p) Wat gebeurt er met de temperatuur van de kruik en de temperatuur van zijn buik?

(1p) Leg uit of er hier warmte is verplaatst van de kruik naar de buik of van de buik naar de kruik.

Een leerling stopt een fles lauwe cola in een koeltas met koelelementen.

(1p) Wat gebeurt er met de temperatuur van de cola en de temperatuur van de koelelementen?

(1p) Leg uit of er hier warmte is verplaatst van de cola naar het koelelementen of van de koelelementen naar de cola.

(1p) Als we onze handen in de sneeuw leggen, dan voelt het alsof de "kou" in onze handen trekt. Leg uit waarom deze uitspraak niet correct is.

(2p) Noem twee stoffen die goed isoleren en twee stoffen die goed geleiden.

(2p) Een koekenpan is meestal gemaakt van metaal, maar de handvaten zijn meestal gemaakt van kunststof. Leg uit waarom deze materialen gebruikt worden.

(1p) Wat is het nadeel van metalen eetborden?

(1p) Dubbele beglazing bestaat uit twee ruiten met daartussen een laagje lucht. Wat is het voordeel hiervan?

(1p) Waarom staat de vloer van een kinderbox altijd een stukje van de grond af?

Bestudeer de onderstaande afbeelding.

(1p) Hoe gaat de vloeistof stromen als je de buis verwarmt bij punt A?

(1p) Hoe gaat de vloeistof stromen als je de buis verwarmt bij punt B?

(1p) Teken de warmtestroming in deze bak met water:

Hieronder is een verwarming getekend. We willen weten of het warme water van P naar Q of van Q naar P moet stromen om de verwarming optimaal te laten werken.

(1p) Leg uit dat als het warme water van Q naar P stroomt, dat het warmte water dan vrijwel direct wegstroomt zonder de gehele verwarming op te warmen.

(2p) Leg uit waarom de verwarming correct werkt als het warme water van P naar Q stroomt.

Om energieverlies tegen te gaan bij het verwarmen van je huis, wordt soms glanzende folie tegen de muur achter een verwarming geplakt. Van welk soort warmtetransport wordt hier gebruik gemaakt?

In een thermosfles kunnen vloeistoffen lang koud en lang warm worden gehouden. Dit gebeurt doordat het warmtetransport van binnen naar buiten geminimaliseerd wordt. De thermosfles bestaat uit een dubbele wand met daartussen een laagje lucht. Aan de binnenkant van de fles is ook een glanzend oppervlak aangebracht.

(1p) Leg uit wat de functie is van de dubbele wand.

(1p) Leg uit wat de functie is van het glanzende oppervlak.

(3p) Een verwarming verwarmt een kamer. Welke soorten warmtetransport zorgen hier voor het verwarmen van de kamer en welke (bijna) niet? Leg je antwoord uit.

(2p) Als je je hand 5 centimeter naast een brandende kaars houdt, dan voel je amper de warmte. Als je je hand 5 cm boven een brandende kaars houdt, dan voel je de warmte heel sterk. Wat zorgt voor dit verschil?

Als een elektrische kachel aangezet wordt, dan worden de verwarmingsdraden in de kachel warm. Deze draden verwarmen de lucht.

(1p) Dankzij welk soort warmtetransport wordt de lucht om de verwarmingsdraden warm.

(1p) Dankzij welk soort warmtetransport wordt de lucht in de rest van de kamer warm.

(Bron: Examen VMBO-T, 2022-1)

Hoofdstuk 2 Temperatuur

§1 Temperatuur

§2 Faseovergangen

§3 Warmtetransport

Hoofdstuk 2
Temperatuur