Item gefilterd op datum: mei 2014

Vloeistoffen die het snelst verdampen zijn de vloeistoffen waarvan de moleculen een kleine massa hebben en vloeistoffen waarbij er tussen de moleculen kleine cohesiekrachten bestaan. Deze

vloeistoffen worden ook wel vluchtige vloeistoffen genoemd.

Wanneer moleculen de vloeistof hebben verlaten, kunnen ze tegen andere vloeistof- of gasmoleculen aanbotsen in de lucht, waardoor ze van richting veranderen en weer in de vloeistof terug kunnen keren. Om een verdamping te bevorderen , moet er gezorgd worden voor een

luchtstroom boven de vloeistof, zodat de moleculen die de vloeistof hebben verlaten, gelijk worden weggevoerd. Een andere mogelijkheid is de moleculen boven een vloeistof weg te pompen.

Hoe groter het oppervlak is, des te meer moleculen kunnen gelijktijdig de vloeistof verlaten. De snelheid waarmee een vloeistof verdampt, is ook afhankelijk van de snelheid van de vloeistofmoleculen. Door verwarming wordt de snelheid van de moleculen groter.

Doordat bij verdamping de snelste moleculen ontsnappen, daalt de gemiddelde snelheid van de overblijvende vloeistofmoleculen, wat een lagere temperatuur tot gevolg heeft. De temperatuur van een verdampende vloeistof zal blijven dalen, tenzij van de omgeving warmte wordt opgenomen.

De benodigde hoeveelheid warmte is afhankelijk van de soort stof en evenredig met de massa vloeistof die verdampt.

Water kookt bij 100 oC. De temperatuur blijft hierbij constant. De toegevoerde warmte wordt gebruikt om water om te zetten in waterdamp. Het overgaan van de vloeibare naar de gasvormige fase heet verdampen.

Een molecuul dat zich in de vloeistof bevindt, wordt aan alle kanten door veel andere moleculen omringd. De moleculen oefenen aantrekkingskrachten op elkaar uit. Al die krachten heffen elkaar op, dus dit heeft eigenlijk geen resultaat. Moleculen kunnen zich vrij tussen elkaar bewegen. De bewegingen zijn echter niet heel groot, doordat de moleculen tegen elkaar op blijven botsen.

Een molecuul dat zich aan de oppervlakte van de vloeistof bevindt, ondervindt alleen maar aantrekkingskrachten van de moleculen aan de zij- en onderkant. De krachten naar beneden zijn het grootst, waardoor het molecuul tegen de rest van de vloeistof wordt aangetrokken en de vloeistof niet kan verlaten. Wanneer een molecuul zodanig tegen een andere molecuul aanbotst dat het een snelle beweging naar boven krijgt, kan deze zonder tegen een andere molecuul aan te botsen de vloeistof verlaten. Zo zullen er aan het oppervlak van een vloeistof veel moleculen zijn die aan de aantrekkingskracht van de andere moleculen ontsnappen en de vloeistof verlaten.

Verdampen is dus een proces dat aan de oppervlakte van de vloeistof plaatsvindt.

21. Geef een beschrijving van de calorimeter.

De calorimeter bestaat uit een koperen bakje op kurken voetjes in een groter, koperen bakje.
Zo zijn ze warmte-isolerend van elkaar gescheiden. De calorimeter is afgedekt met een
houten deksel, waardoor een thermometer en een roerder steken.

22. Noem enige oorzaken waardoor een berekening van de warmtecapaciteit van de calorimeter
niet is uit te voeren.
Dat komt omdat deze uit verschillende materialen bestaat en binnen- en buitenbak niet
dezelfde temperatuurveranderingen doormaken.

Als we de soortelijke warmte van een bepaalde stof willen bepalen, maken we gebruik van twee stoffen, meestal een vloeistof en een vaste stof. Dan is van één van de stoffen de soortelijke warmte al bekend. Het bepalen van de soortelijke warmte van de andere stof berust op het principe: opgenomen hoeveelheid warmte = afgestane hoeveelheid warmte. Bij die proef moet er gezorgd worden dat er geen warmte verloren gaat. Dit kan met behulp van een calorimeter.

De calorimeter bestaat uit een koperen bakje op kurken voetjes in een groter, koperen bakje. Zo zijn ze warmte-isolerend van elkaar gescheiden. De calorimeter is afgedekt met een houten deksel, waardoor een thermometer en een roerder steken. Dan wordt er met de calorimeter de begintemperatuur gemeten. Als er dan een (warmere) vloeistof aan wordt toegevoegd, kan deze met de roerder in beweging gehouden worden, om de warmte-uitwisseling zo gelijkmatig mogelijk te doen plaatsvinden. Daarna kan er met de thermometer de eindtemperatuur van de vloeistof worden opgemeten. Hierdoor kan de ΔT van de vloeistof worden bepaald en kan de benodigde hoeveelheid warmte worden bepaald. De calorimeter heeft de hoeveelheid warmte opgemeten, waarmee dan de begin- en eindstand kan worden bepaald; de warmtecapaciteit van de calorimeter.

Volgens de eerder genoemde regel is die waarde dan gelijk aan hoeveelheid benodigde warmte in joule.

De warmtecapaciteit van een calorimeter kan niet door berekening bepaald worden.

Dat komt omdat deze uit verschillende materialen bestaat en binnen- en buitenbak niet dezelfde temperatuurveranderingen doormaken.

In een bekerglas (massa van het glas = 50 g) bevindt zich 50 g petroleum. Bereken:

- De warmtecapaciteit van bekerglas met inhoud.

- De hoeveelheid warmte die nodig is voor een temperatuurstijging van 35 K.

- Petroleum heeft een soortelijke warmte van 0,21 J g-1 K-1. Glas heeft een soortelijke warmte van 0,84 J g-1 K-1. De warmtecapaciteit van petroleum is 50 x 0,21 = 10,5 J. 50 x 0,84 = 42 J. 42 + 10,5 = 52,5 J K-1. - 52,5 x 35 = 1837,5 J.

Voorwerp A heeft een warmtecapaciteit van 1.000 J K-1, voorwerp B van 2.000 J K-1. Aan beide voorwerpen wordt evenveel warmte toegevoerd. . Bereken de verhoudingen van de temperatuurstijgingen van A en B.

2.000 : 1.000 = 2:1. A en B verhouden zich als 1:2 ten opzichte van temperatuurstijgingen.

De warmtecapaciteit van een ketel met toebehoren, gevuld met water, bedraagt 1.800 J K-1; zonder water 300 J K-1. Hoe groot is de warmtecapaciteit van het water?

1.800 – 300 = 1.500 J K-1 aan warmtecapaciteit van water.

17. Wat versta je onder warmtecapaciteit?

De warmtecapaciteit van een voorwerp is het aantal joule dat nodig is om het voorwerp 1 K in temperatuur te doen stijgen.

18. Met welk symbool wordt de grootheid warmtecapaciteit aangegeven? Met het symbool C.

19. In welke eenheid wordt warmtecapaciteit uitgedrukt? J K-1 of J oC-1

20. Hoe kan de hoeveelheid warmte nodig voor de temperatuurstijging van een voorwerp waarvan de warmtecapaciteit bekend is, worden berekend? Door Q = C x ΔT.

Als een voorwerp dat gemaakt is van verschillende stoffen, kunnen we bij berekeningen geen gebruik maken van een soortelijke warmte van de stoffen, tenzij we precies de afzonderlijke massa’s van die stoffen kennen. Het is gemakkelijker te weten hoeveel joule er nodig is om het gehele voorwerp te 1

K verwarmen. Dit wordt de warmtecapaciteit genoemd, en wordt aangegeven als C. De eenheid van warmtecapaciteit is J K-1 of J oC -1.

De warmtecapaciteit C van m (kg) van een stof met soortelijke warmte c is te berekenen met: C = m x c. De hoeveelheid warmte Q die nodig is om een lichaam met warmtecapaciteit C een temperatuurstijging ΔT te geven, is te berekenen met Q = C x ΔT.

De soortelijke warmte van bijvoorbeeld koper, is een eigenschap van de stof koper. De warmtecapaciteit van een bepaald stuk koper, hangt af van de soortelijke warmte van koper en de massa van het koper. Om twee verschillende voorwerpen 1 K in temperatuur te doen stijgen, is een warmtetoevoer met C1 + C2. De totale warmtecapaciteit, vind je door de afzonderlijke warmtecapaciteiten bij elkaar op te tellen.

Een hoeveelheid stof gaat staat 120 kJ warmte af als de temperatuur 20 oC daalt. De soortelijke warmte van de stof is 3 kJ kg-1 K-1. Hoe groot is de massa van de stof?

Δ20 graden Celsius = Δ20 kelvin. m x 3 x 20 = 120 kJ. 120 : 60 = 2 kg.