Vraag 13

Slaag gegarandeerd met ExamenBoost

Oefen examens van de afgelopen 5 jaar met extra uitleg door docenten bij examenvragen
Extra uitleg en oefenen voor elk onderwerp uit je examen
Stel vragen en krijg direct antwoord

Bestand aan het laden...

Tess en Fem voeren een practicum uit over warmtestraling waarmee ze de constante van Stefan-Boltzmann gaan bepalen. Ze gebruiken de opstelling zoals weergegeven in figuur 1.

In de opstelling zie je een oven. In de oven is een verwarmingselement aangesloten op gelijkspanning. Zie figuur 2.

Het verwarmingselement bestaat uit een draad van constantaan met een diameter van4{,}0\cdot10^{-5}~\text{m}4{,}0\cdot10^{-5}~4{,}0\cdot10^{-5}~4{,}0\cdot10^{-5}~4{,}0\cdot10^{-5}~4{,}0\cdot10^{-5}~4{,}0\cdot10^{-5}~4{,}0\cdot10^{-5}~4{,}0\cdot10^{-5}~4{,}0\cdot10^{-5}~$4{,}0 \cdot 10^{-5} \mathrm{~m}en een lengte van0{,}35~\text{m}0{,}35~0{,}35~0{,}35~0{,}35~0{,}35~0{,}35~0{,}35~0{,}35~0{,}35~$0{,}35 \mathrm{~m}. De spanning wordt ingesteld op120\text{ V}120120120120120120120120120120120120.

5 punten

Open vraag

In figuur 3 is de opstelling schematisch in bovenaanzicht getekend.

De temperatuur van de oven kan gevarieerd worden. Midden in de oven is een temperatuursensor geplaatst. De stralingsdetector staat vóór dit geheel. De opstelling is zo afgesteld dat de stralingsdetector de uitgezonden stralingsintensiteit$\frac{P}{A}in\text{W m}^{-2}\text{W m}W^{-2}\text{W m}Wm^{-2}\text{mW m}Wm^{-2}\text{mW }Wm^{-2}\text{mW}Wm^{-2}\text{m}Wm^{-2}Q\text{m}Wm^{-2}\text{m}Wm^{-2}$\mathrm{Wm}^{-2}van de oven meet als functie van de temperatuur.

Tess en Fem maken van hun resultaten een grafiek waarin ze$\frac{P}{A}uitzetten tegen$T^{4}. De grafiek staat in figuur 4. Figuur 4 staat ook op de uitwerkbijlage.

Voer de volgende opdrachten uit:

•Toon aan dat het plaatsen van$\frac{P}{A}op de verticale as en$T^{4}op de horizontale as theoretisch een rechte lijn door de oorsprong oplevert.

•Bepaal met behulp van de figuur op de uitwerkbijlage de constante van Stefan-Boltzmann die uit deze resultaten volgt. ^{Noteer je antwoord in twee significante cijfers.}

Beoordeling

uitkomst:$\sigma=5{,}8 \cdot 10^{-8} \mathrm{~W} \mathrm{~m}^{-2} \mathrm{~K}^{-4}(met een marge van$0{,}2 \cdot 10^{-8} \mathrm{~W} \mathrm{~m}^{-2} \mathrm{~K}^{-4})

voorbeeld van een antwoord:

•Een rechte lijn door de oorsprong duidt op een recht evenredig verband tussen beide grootheden langs de assen. Het verband tussen het stralingsvermogen en de temperatuur wordt gegeven door de wet van Stefan-Boltzmann:$P=\sigma A T^{4} Ofwel:$\frac{P}{A}=\sigma T^{4}. Dus$\frac{P}{A}is recht evenredig met$T^{4}. De bijbehorende grafiek zal dus een rechte lijn door de oorsprong zijn.

•De helling van de lijn is gelijk aan de constante van Stefan-Boltzmann$\sigma. Dit geeft:$\sigma=\frac{\Delta(\frac{P}{A})}{\Delta(T^{4})}=\frac{11{,}6 \cdot 10^{3}}{20{,}0 \cdot 10^{10}}=5{,}8 \cdot 10^{-8} \mathrm{~W} \mathrm{~m}^{-2} \mathrm{~K}^{-4}.

➤ Indien correct 1 punt:

Oefen vraag

Examenroute

Alle onderwerpen die je voor je examen moet kennen op een rijtje gezet.

Bekijk examenroute

Op deze pagina behandelen we vraag 13 van het centraal examen natuurkunde vwo 2022 – tijdvak 1. Deze vraag is onderdeel van Practicum warmtestraling, en is 5 punten waard.

Je kunt hier zelf het antwoord invullen en vervolgens direct de uitwerking en uitleg bekijken.

Daarnaast kun je:

Oude antwoorden terugzien
Extra uitleg vragen aan onze AI-hulp via de knop "Stel je vraag"
Klikken op de bijbehorende onderwerpen uit de examenroute om verdieping te vinden