Dichtheid en temperatuursverandering / warmte (inclusief voorbeeldopgave)

Temperatuur, uitzetting en dichtheid (warmte, deel 4), fysica, natuurkunde, Wat is de invloed van een temperatuurverhoging op de dichtheid? Lineaire uitzetting (lengte toename)
Oppervlakte-uitzetting (oppervlakte toename)
Kubieke uitzetting (volume toename)
Δl = l0 · α· ΔT

Δl = lengteverandering (in m)
l0 = beginlente (in m)
α = de lineaire uitzettingscoëfficiënt (in K-1)
ΔT = de temperatuurverandering (in K)

lw = l0 + Δl → lw = l0 (1 + α· ΔT)

lw = lengte na verwarmen (in m)
ΔA = A0 · β · ΔT met β = 2α

ΔA = oppervlakteverandering (in m2)
A0 = beginoppervlakte (in m2)
β = de oppervlakte-uitzettingscoëfficiënt (in K-1)
ΔT = de temperatuurverandering (in K)

Aw = A0 + ΔA → Aw = A0 (1 + β · ΔT)

Aw = oppervlakte na verwarmen (in m2)
ΔV = V0 · γ · ΔT met γ = 3α

ΔV = volumeverandering (in m3)
V0 = beginvolume (in m3)
γ = de kubieke uitzettingscoëfficiënt (in K-1)
ΔT = de temperatuurverandering (in K)

Vw = V0 + ΔV → Vw = V0 (1 + γ · ΔT)

Vw = volume na verwarmen (in m3)

γvloeistof γvaste stof

Warmtetransport, fysica, natuurkunde Φ = q · A


ρT = dichtheid bij temp. T (in kg/m3)
ρn = dichtheid bij temp. Tn (in kg/m3)
T = temperatuur (in K)
Tn= temperatuur (in K)
γ = de kubieke uitzettingscoëfficiënt (in K-1)
Conductie
Convectie
Straling
…transport van energie doordat de botsende deeltjes hun bewegings-energie aan elkaar doorgeven doordat er direct contact is tussen de deeltjes.
…geen verplaatsing van materie.
…slecht bij gassen en vloeistoffen.
…heel goed bij metalen
(door vrije elektronen)
...transport van energie doordat warme gassen en vloeistoffen opstijgen. (T ↑ → V ↑ → Fopw ↑) (Fopw = ρ · V · g)
…werkt niet bij vaste stoffen
…er is transport van materie
…transport van warmte door elektromagnetische golven (EM-golven)
…geen materie vereist
…zwarte voorwerpen absorberen de straling beter en het zijn ook betere stralers dan blinkende lichtgekleurde voorwerpen.

Belangrijkste voorwaarde voor warmtetransport
= temperatuurverschil
Merkbare warmte, latente warmte, soortelijke smeltwarmte, soortelijke verdampingswarmte (warmte, deel 2), specifieke smeltwarmte, specifieke verdampingswarmte. Vraagstuk, Fysica, Natuurkunde.
Warmte, temperatuur, warmtecapaciteit, soortelijke warmtecapaciteit en warmtebalans (warmte, deel 1). Soortelijke warmtecapaciteit (= specifieke warmtecapaciteit)…
Q 1 = opwarmen van het ijs (enkel ijs)

Q 2 = smelten van het ijs (ijs + water)

Q 3 = opwarmen van het water (enkel water)

Q 4 = verdampen van het water (water + waterdamp)

Q 5 = opwarmen van de waterdamp (enkel waterdamp)

Q 1 + Q3 + Q5 : merkbare warmtes (toegevoegde warmte leidt tot hogere temp.)

Q 2 + Q4 : latente warmtes (toegevoegde warmte leidt niet tot hogere temp.)

Temperatuur = maat voor de bewegingshoeveelheid van de deeltjes.
Symbool: T en θ
Eenheid: K (kelvin) en °C (graden Celcius)
0 K = -273 °C = absolute nulpunt (T = θ + 273)

Warmte = energieoverdracht onder invloed van een temperatuurverschil.
Symbool: Q
Eenheid: J (joule)
…de hoeveelheid warmte die nodig is om een voorwerp 1 °C (= 1 K) in temperatuur te laten stijgen.

Symbool: C
Eenheid: J/°C (= J/K)
Formule: Q = C · Δθ (Q = C · ΔT)

Δθ = θeind – θbegin (ΔT = Teind – Tbegin )
… de hoeveelheid warmte die nodig is om 1 kg van een bepaalde stof 1 °C (= 1 K) in temperatuur te laten stijgen.

Symbool: c
Eenheid: J/kg·°C (= J/kg·K)
Q = c · m · Δθ (Q = c · m · ΔT)

Δθ = θeind – θbegin (ΔT = Teind – Tbegin )

Vb: cwater = 4186 J/kg·°C
cijs = 2090 J/kg·°C
cijzer = 450 J/kg·°C