Naam:_________________________
Proefwerk 5 VWO: Warmte
Toetsweek
Dit proefwerk bestaat uit 4 opgaven. Lees de vragen zorgvuldig door. Voor de toets kun je 100 punten halen, waarvan je er 10 cadeau krijgt. Je mag je BINAS gebruiken. Denk aan de significantie. Zet je naam op het blad en lever het in!!
Opgave 1: (max 70 pt)
De punten die je gehaald hebt voor het ontwerp en de bijbehorende metingen, zoals vastgelegd in het door jou op tijd ingeleverde verslag.
_________________ punten
Opgave 2: (max 4 pt)
1Hiernaast is de doorsnede van een wand van een kamer getekend, met daarin de temperatuur als functie van de plaats. Binnen is het 20°C, buiten is het 4°C. Deze temperaturen blijven zo lange tijd bestaan. De wand bestaat uit 2 even dikke delen, echter van verschillende materialen. Leid af welk van de twee materialen het beste geleidt.
Opgave 3: (max 12 pt)
1Op het dak van een huis bevindt zich een zonnecollector. Hiermee wordt water uit een voorraadvat (boiler) verwarmd. Zie de figuur waarin een dergelijke installatie sterk
vereenvoudigd is weergegeven. Het geheel is zo goed geïsoleerd dat de warmte die aan de omgeving wordt afgestaan te verwaarlozen is.
Het warmtetransport in het systeem vindt plaats ten gevolge van het stromen van het water. Op een bepaalde dag wordt gestart met koud water van 15°C in collector en boiler. De zon schijnt die dag 5,5 uur, waarbij met een gemiddeld vermogen van 700 W warmte aan het water wordt overgedragen. In het systeem bevindt zich 80 liter.
a. Geef in de figuur met pijlen de stroomrichting van het water aan en verklaar je antwoord! b. Bereken de eindtemperatuur van het water in
de boiler.
Op een andere dag valt op de collector een hoeveelheid zonnestraling met een gemiddeld vermogen van 2,0 kW. Gedurende een periode van 30 minuten draagt de collector 1,4 MJ warmte aan het water over.
c. Bereken het rendement (nuttig effect) van de collector. Opgave 4 (max 4 pt)
In een warmtewisselaar wordt een koude stof in warmtecontact gebracht met een warme stof. De energie-uitwisseling vindt via geleiding plaats. In deze opgave gaat het om koud water dat door buizen stroomt. Deze buizen bevinden zich in een bad met gesmolten paraffine op zijn smeltpunt van 325 K.
Bereken hoeveel paraffine moet stollen om 80 liter water van 15°C te verwarmen tot 37°C.
Einde van de toets. Prettige vakantie alvast!
Als je nu nog tijd over hebt zou ik graag van je willen weten:
1. Wat vond je van de lessen natuurkunde in het algemeen dit jaar? 2. Wat vond je goed in de lessen en waarom?
3. Wat zou je graag anders willen zien in de lessen en waarom? a. Eventueel: hoe stel je voor dat te doen?
Je antwoorden hebben uiteraard geen enkele invloed op je cijfer. Het is voor mij een manier om mijn lessen te verbeteren.
Correctiemodel
Opgave 1: punten van het verslag, zie separaat model.
Opgave 2: De vraag is welke het beste geleid. Een goede geleider heeft overal dezelfde temperatuur. Materiaal A komt daar het dichtste bij in de buurt.
Opgave 3:
1a In de collector ontstaat warm water. Dat warme water heeft een kleinere dichtheid dan het koude en wordt door de 'opwaartse kracht' omhoog gedreven. Redenering plus correcte pijlen b. E = P·t en Q = mc·T E = 700·5,5·3600 = 1,386·107 J 1,386·107 = 80·4180·(T - 15) Teind = 56 °C c. Het rendement is 39%. Opgave 4:
De warmte die vrijkomt bij het stollen = warmte nodig voor opwarmen.
146,5×103 × massa = mc×∆t = 80 × 4,18 × 103 × (37 - 15), dus massa paraffine = 50 kg. Totaal plus 10 punten delen door 10 is cijfer.
