Warmte

Leerdoelen

•Je kunt uitleggen wat warmte is als energiestroom.

•Je kunt warmte berekenen.

•Je kunt een temperatuur-tijddiagram maken en aflezen.

Wat is warmte?

Warmte is een energiestroom. Dit betekent dat er energie van de ene plek naar de andere stroomt. Als jij het warm hebt, komt dat doordat er veel energie naar jou toe stroomt. Deze energiestroom komt altijd van een warmtebron. Een warmtebron is dus iets dat energie levert in de vorm van warmte. Warmtebronnen zetten vaak een andere vorm van energie om in warmte. Een dompelaar (het verwarmingselement in een waterkoker) zet bijvoorbeeld elektrische energie om in warmte.

Stel je voor dat je een kopje thee wilt zetten. Je zet de waterkoker aan en het water wordt warm. De warmte die het water krijgt, is een vorm van energie die van de waterkoker naar het water stroomt. Deze energiestroom zorgt ervoor dat de temperatuur van het water stijgt.

Warmte berekenen

Voor warmte gebruiken we de hoofdletter. De eenheid van warmte is joule (J), net als bij energie. Dit komt omdat warmte een vorm van energie is. Soms kom je ook de eenheid kilowattuur (kWh) tegen, vooral bij elektriciteit, maar voor berekeningen met warmte gebruiken we joule.

De formule om warmte te berekenen lijkt erg op de formule voor elektrische energie. Omdat warmte een vorm van energie is, kunnen we zeggen:

Waarbij:

•Q=de warmte in joule (J)

•E=de energie in joule (J)

•P=het vermogen in watt (W). Dit geeft aan hoe snel een warmtebron energie levert. Je kunt vermogen onthouden door te denken aan het Engelse woord 'power'.

•t=de tijd in seconden (s)

Rekenvoorbeeld: de waterkoker

Hoeveel warmte levert een waterkoker met een vermogen vanals hijaanstaat?

Gegevens:

•

•

Gevraagd:

•Warmtein joule

Oplossing:

1.Controleer de eenheden: Het vermogenstaat al in watt, dat is goed. De tijdstaat in minuten, maar moet in seconden.

2.Reken de tijd om:5\text{ minuten }\cdot60\text{ seconden per minuut }=300\text{ seconden}5\text{ minuten }\cdot60\text{ seconden perminuut }=300\text{ seconden}5\text{ minuten }\cdot60\text{ seconden peminuut }=300\text{ seconden}5\text{ minuten }\cdot60\text{ seconden pminuut }=300\text{ seconden}5\text{ minuten }\cdot60\text{ seconden minuut }=300\text{ seconden}5\text{ minuten }\cdot60\text{ secondenminuut }=300\text{ seconden}

3.Gebruik de formule: Q=700\cdot300=210.000\text{ J}Q=700\cdot300210.000\text{ J}

De waterkoker levert dusaan warmte.

Temperatuur-tijddiagrammen

Om te laten zien hoe de temperatuur van een voorwerp verandert als er warmte aan wordt toegevoegd, gebruiken we een temperatuur-tijddiagram.

Een temperatuur-tijddiagram is een grafiek waarin je de temperatuur van een voorwerp uitzet tegen de tijd. Je kunt hiermee precies zien hoe de temperatuur van een stof stijgt (of daalt) over een bepaalde periode. Op de y-as (verticale as) staat de temperatuur (T) in graden Celsius (°C) en op de x-as (horizontale as) staat de tijd (t) in seconden (s).

Om een temperatuur-tijddiagram te maken, meet je op verschillende tijdstippen de temperatuur van een voorwerp. Deze meetpunten zet je vervolgens in de grafiek. Daarna verbind je de punten met een lijn. Zo ontstaat een duidelijke weergave van het opwarmingsproces.