Men laat in een bad 80 l water lopen met een temperatuur van 15 oC.

Hoeveel liter water van 70 oC moet men uit de warmwaterkraan laten lopen om een temperatuur van 36 oC te krijgen, als er geen verdere warmte-uitwisselingen zijn?

80 liter water weegt 80 kg. De vergelijking Qop = Qaf luidt dan:

80 x 4.200 x (36 – 15) = m x 4.200 x (70 – 36) 80 x 21 = m x 34 1680 = m x 34 49,4 = m.

Er moet dan 49,4 liter water van 70 oC aan worden toegevoegd.

In een calorimeter bevindt zich 100 g water van 20 oC. Men brengt een blokje koper van 100 oC in de calorimeter.

a. Welke stoffen nemen warmte op? Het water en de calorimeter.

b. Welke stof staat warmte af? Het blokje koper in de calorimeter.

c. De eindtemperatuur ligt tussen …oC en …oC. De 20 oC en 100 oC.

Om de eindtemperatuur van twee gemengde hoeveelheden stoffen met verschillende begintemperaturen te berekenen, geldt er dan Qop = Qaf. De opgenomen warmte is gelijk aan de afgestane warmte.

De hoeveelheid warmte Q wordt berekend door: m x c x ΔT. Voor de ΔT kan bij een temperatuurstijging (t – begintemperatuur) in de formule worden ingevuld. Bij een temperatuurdaling kan er (begintemperatuur – t) worden ingevuld.

Door dan vervolgens de formules van de beide stoffen aan elkaar gelijk te stellen, kan de eindtemperatuur worden berekend.

a. Wat neemt warmte op? Het water van 20 oC.

b. Wat staat warmte af? Het water van 40 oC.

c. De eindtemperatuur ligt tussen de …oC en …oC. 20 en 40.

d. Noem twee oorzaken waarom de eindtemperatuur in het algemeen niet 30 oC is (het gemiddelde).

Er kan warmte-uitwisseling zijn met de omgeving of de hoeveelheden water zijn niet exact gelijk.

In de vorige opgave blijft de elektrische deken op een constante temperatuur.

a. Hoe komt dat? Omdat de deken een plateautemperatuur heeft; het wordt niet warmer dan een bepaald aantal graden dat zo is ingesteld.

b. Geldt in dit voorbeeld eigenlijk wel het beginsel van Black? Licht je antwoord toe.

Nee, want zelfs als er thermisch evenwicht bereikt is, blijft de elektrische deken energie en warmte geven aan het bed. Hierdoor raakt dat evenwicht uit balans, want de totale hoeveelheid warmte blijft niet constant, omdat het systeem niet is afgesloten.