Natuurkunde samenvatting HOOFDSTUK 4
4.2 Temperatuur, warmte en uitzetten
Thermische eigenschappen
: smelt- en kookpunt, uitzettingcoëfficiënt, thermische geleidbaarheid en soortelijke warmte.
Molecuulmodel, inwendige energie, temperatuur en warmte
Stoffen zijn opgebouwd uit moleculen (zeer kleine deeltjes)
Belangrijkste kenmerken:
Moleculen trekken elkaar aan. Afstand tussen moleculen groter > aantrekkingskracht
minder.
Tussen de moleculen > intermoleculaire ruimte.
In een stof bewegen stoffen continu.
Kinetische energie: maat voor de temperatuur van de stof. Neemt de gemiddelde Ekin toe,
dan stijgt de temperatuur.
Potentiële energie: hoe groter de afstand tussen de moleculen des te groter de Epo. Afstand
groter> aantrekkingskracht minder> potentiele energie groter.
Inwendige energie: kinetische energie + potentiële energie
De hoeveelheid energie die wordt verplaatst is warmte. (Q met eenheid J (joule)). Warmte
verplaatst zich altijd van een stof met de hoogste temperatuur naar een stof met de laatste
temperatuur nooit andersom.
Molecuulmodel en de fasen van een stof
Een stof kan voorkomen in drie fasen: de vaste, de vloeibare en de gasvormige fase.
Vaste fase: moleculen in de stof trillen. Moleculen blijven op hun plek > stof eigen vorm. De
ruimte tussen de moleculen is erg klein en de aantrekkingskracht erg groot.
Vloeibare fase: moleculen bewegen door elkaar heen > geen eigen vorm. De ruimte tussen
moleculen is iets groter dan is vaste fase > kleinere aantrekkingskracht.
Gasfase: gemiddelde afstand tussen moleculen is zo groot dat je de aantrekkingskracht kunt
verwaarlozen. Een gas verspreid zich heel snel over een grote ruimte.
Faseovergangen
Voeg je warmte toe aan een vaste stof > moleculen harder trillen. Ze hebben meer ruimte
nodig > afstand wordt groter. Volume van de stof wordt groter > stof zet uit. Voeg je nog
meer warmte toe, moleculen nog harder bewegen. Moleculen bewegen in de stof >
vloeibaar. Verwarm je het nog meer dan wordt de afstand van de moleculen nog groter en
de aantrekkingskracht steeds minder.
Temperatuurschaal
Als de Ekin van moleculen afneemt, daalt de temperatuur van de stof. Is de energie 0, dan
beweegt de stof niet. > -273 graden (absolute nulpunt). T= t + 273 (T is temperatuur in K) (t
is temperatuur in graden)
Lineaire uitzettingcoëfficiënt
, Als je een staaf verwarmt zet de stof uit. Bij lange staaf is de lengtetoename groter. Is de
temperatuurstijging groter, dan is de lengtetoename ook groter.
dL: Lo= a x dT
dL= lengtetoename in m
a = lineaire uitzettingcoëfficiënt in K-1
Lo= oorspronkelijke lengte in m
dT= temperatuurstijging in K
4.3 Transport van warmte
Warmtetransport
Warmte verplaats zich van stoffen met hoge temperatuur naar stoffen met een lage
temperatuur. > warmtetransport. Het warmtetransport tussen twee stoffen is groter als het
temperatuurverschil groter is. 3 vormen: warmtegeleiding, warmtestroming en
warmtestraling.
Warmtegeleiding
Metalen zijn goede warmtegeleiders en hout is een slechte. Een slecht warmtegeleider is
een isolator. Het uiteinde van de lepel neemt warmte op van bijvoorbeeld soep. Moleculen
in lepel gaan harder trillen, ze botsen tegen moleculen in hun omgeving en geven zo hun
kinetische energie door. Uiteindelijk bereikt zo de warmte de andere kant van de lepel.
Vaste stoffen die elektriciteit goed geleiden zijn ook goede warmtegeleiders. Bij vloeistoffen
en gassen is de ruimte tussen de moleculen groter dan bij vaste stoffen. Warmte kan niet
goed worden doorgegeven.
Warmtestroming
Als je een reageerbuis aan de onderkant verwarmt dan gaan de moleculen onderin de
reageerbuis sneller bewegen. > ze hebben meer ruimte nodig en volume neemt toe.
Dichtheid van het warme water is kleiner dan de dichtheid van het koude water bovenin.
Door het stromen van het water wordt de hele zuurstof verwarmd. Warme water verwarmt
ook de reageerbuis. Als je reageerbuis aan de bovenkant verwarmt dan zit het warme water
al bovenin. Er is geen warmtestroming mogelijk. Water onderin blijft koud.
Warmtestraling
Opgewarmde lucht gaat altijd omhoog. Lucht is ook een slechte geleider. Wanneer straling
op een voorwerp valt, absorbeert het voorwerp een gedeelte van de stralingsenergie. >
temperatuur van dat voorwerp stijgt. Donkere voorwerpen absorberen de straling beter dan
lichte voorwerpen. Glimmende voorwerpen absorberen geen straling maar weerkaatsen de
warmte. Bij een terraswarmer gaat de straling omhoog wordt weerkaats door de zilveren
metalen kap en daardoor voelt iedereen op het terras de warmte.
Warmtestroom
4.2 Temperatuur, warmte en uitzetten
Thermische eigenschappen
: smelt- en kookpunt, uitzettingcoëfficiënt, thermische geleidbaarheid en soortelijke warmte.
Molecuulmodel, inwendige energie, temperatuur en warmte
Stoffen zijn opgebouwd uit moleculen (zeer kleine deeltjes)
Belangrijkste kenmerken:
Moleculen trekken elkaar aan. Afstand tussen moleculen groter > aantrekkingskracht
minder.
Tussen de moleculen > intermoleculaire ruimte.
In een stof bewegen stoffen continu.
Kinetische energie: maat voor de temperatuur van de stof. Neemt de gemiddelde Ekin toe,
dan stijgt de temperatuur.
Potentiële energie: hoe groter de afstand tussen de moleculen des te groter de Epo. Afstand
groter> aantrekkingskracht minder> potentiele energie groter.
Inwendige energie: kinetische energie + potentiële energie
De hoeveelheid energie die wordt verplaatst is warmte. (Q met eenheid J (joule)). Warmte
verplaatst zich altijd van een stof met de hoogste temperatuur naar een stof met de laatste
temperatuur nooit andersom.
Molecuulmodel en de fasen van een stof
Een stof kan voorkomen in drie fasen: de vaste, de vloeibare en de gasvormige fase.
Vaste fase: moleculen in de stof trillen. Moleculen blijven op hun plek > stof eigen vorm. De
ruimte tussen de moleculen is erg klein en de aantrekkingskracht erg groot.
Vloeibare fase: moleculen bewegen door elkaar heen > geen eigen vorm. De ruimte tussen
moleculen is iets groter dan is vaste fase > kleinere aantrekkingskracht.
Gasfase: gemiddelde afstand tussen moleculen is zo groot dat je de aantrekkingskracht kunt
verwaarlozen. Een gas verspreid zich heel snel over een grote ruimte.
Faseovergangen
Voeg je warmte toe aan een vaste stof > moleculen harder trillen. Ze hebben meer ruimte
nodig > afstand wordt groter. Volume van de stof wordt groter > stof zet uit. Voeg je nog
meer warmte toe, moleculen nog harder bewegen. Moleculen bewegen in de stof >
vloeibaar. Verwarm je het nog meer dan wordt de afstand van de moleculen nog groter en
de aantrekkingskracht steeds minder.
Temperatuurschaal
Als de Ekin van moleculen afneemt, daalt de temperatuur van de stof. Is de energie 0, dan
beweegt de stof niet. > -273 graden (absolute nulpunt). T= t + 273 (T is temperatuur in K) (t
is temperatuur in graden)
Lineaire uitzettingcoëfficiënt
, Als je een staaf verwarmt zet de stof uit. Bij lange staaf is de lengtetoename groter. Is de
temperatuurstijging groter, dan is de lengtetoename ook groter.
dL: Lo= a x dT
dL= lengtetoename in m
a = lineaire uitzettingcoëfficiënt in K-1
Lo= oorspronkelijke lengte in m
dT= temperatuurstijging in K
4.3 Transport van warmte
Warmtetransport
Warmte verplaats zich van stoffen met hoge temperatuur naar stoffen met een lage
temperatuur. > warmtetransport. Het warmtetransport tussen twee stoffen is groter als het
temperatuurverschil groter is. 3 vormen: warmtegeleiding, warmtestroming en
warmtestraling.
Warmtegeleiding
Metalen zijn goede warmtegeleiders en hout is een slechte. Een slecht warmtegeleider is
een isolator. Het uiteinde van de lepel neemt warmte op van bijvoorbeeld soep. Moleculen
in lepel gaan harder trillen, ze botsen tegen moleculen in hun omgeving en geven zo hun
kinetische energie door. Uiteindelijk bereikt zo de warmte de andere kant van de lepel.
Vaste stoffen die elektriciteit goed geleiden zijn ook goede warmtegeleiders. Bij vloeistoffen
en gassen is de ruimte tussen de moleculen groter dan bij vaste stoffen. Warmte kan niet
goed worden doorgegeven.
Warmtestroming
Als je een reageerbuis aan de onderkant verwarmt dan gaan de moleculen onderin de
reageerbuis sneller bewegen. > ze hebben meer ruimte nodig en volume neemt toe.
Dichtheid van het warme water is kleiner dan de dichtheid van het koude water bovenin.
Door het stromen van het water wordt de hele zuurstof verwarmd. Warme water verwarmt
ook de reageerbuis. Als je reageerbuis aan de bovenkant verwarmt dan zit het warme water
al bovenin. Er is geen warmtestroming mogelijk. Water onderin blijft koud.
Warmtestraling
Opgewarmde lucht gaat altijd omhoog. Lucht is ook een slechte geleider. Wanneer straling
op een voorwerp valt, absorbeert het voorwerp een gedeelte van de stralingsenergie. >
temperatuur van dat voorwerp stijgt. Donkere voorwerpen absorberen de straling beter dan
lichte voorwerpen. Glimmende voorwerpen absorberen geen straling maar weerkaatsen de
warmte. Bij een terraswarmer gaat de straling omhoog wordt weerkaats door de zilveren
metalen kap en daardoor voelt iedereen op het terras de warmte.
Warmtestroom
