Faseovergangen en Transformatieenergie
1. Planning
lessen en labo’s:
- Fysica: specifieke smeltwarmte
labohemelvaartFysicaprojectweek- inleveren verslag “smeltwarmte”
- Fysica: mini-toets warmtecapaciteit; les gaswetten
- labo Fysica: gaswetten
- Fysica: toets gaswetten
- Fysica: herhaling
- algemene herhaling/consultatie (met Biologie)
proeven:
- proef Fysica!
2. Warmtebalans
2.1. formules
Algemene formule voor vermenging van verschillende stoffen in een geïsoleerd systeem:
\[Q_{A\leftarrow B} = Q_{B\rightarrow A}\]
Algemeen voor energie:
\[Q = m\cdot c\cdot \Delta T\]
En daarom weten we:
\[Q_{A\leftarrow B} = m_A\cdot c_A\cdot \left( T_X-T_A \right) = m_B\cdot c_B\cdot \left( T_B-T_X \right) = Q_{B\rightarrow A}\]
Uitzondering: indien we twee hoeveelheden van dezelfde stof vermengen, vereenvoudigt dit tot het massa-gewogen gemiddelde:
\[T_X = \frac{m_A\cdot T_A + m_B\cdot T_B}{m_A+m_B}\]
2.2. oefening 1
Een kookpot met \(2 kg\) heet water (\(80^{\circ}C\)) koelt af tot op kamertemperatuur (\(21^{\circ}C\)).
- Hoeveel warmte komt vrij?
2.3. oefening 2
In een geïsoleerd systeem wordt 1 kg water van 10ºC (beker A) toegevoegd aan 10 kg water van 50ºC (beker B).
- Wat is de temperatuur van het water wanneer het thermisch evenwicht bereikt?
(Tipp: gebruik \(Q_{A\leftarrow B} = Q_{B\rightarrow A}\) en \(Q = m c \Delta T\) )
3. Faseovergangen (Th4 H2 ↗116)
3.1. faseovergangen
overzicht: https://nl.wikipedia.org/wiki/Faseovergang
3.2. labo
zie labo hier
algemene formule:
\(Q_{faseovergang} = m \cdot l\)
starring:
- Q: warmte
- l: (een) specifieke warmte, eenheid \(\left[\frac{J}{kg}\right]\)
3.3. specifieke overgangswarmtes = “latente warmte”
observatie:
- Zonder faseovergang zien we de samenhang \(Q=mc \Delta T\).
- Bij een faseovergang is meer warmte nodig!
- Ook de faseovergangsenergie is een stofconstante.
Onze observatie komt niet overeen met het model \(Q=mc\Delta T\). Daarom passen we het model aan!
Latente warmte (ook: latente energie, transformatieenergie) is de eneergie die een thermodynamisch systeem voor een faseovergang nodig heeft.
- per gevolg: dit is dus een warmteverandering zonder temperatuurverandering (heeft te maken met inwendige potentiële energie).
| Naar | |||
|---|---|---|---|
| Van | Vast | Vloeibaar | Gasvormig |
| Vast | c | smelten | sublimatie |
| sp. smeltQ | sp. sublimatieQ | ||
| Vloeibaar | stolling | c | verdamping |
| sp. stollingsQ | sp. verdampingsQ | ||
| Gasvormig | rijpen/desublimatie | condensatie | c |
| sp. desublimatieQ | sp. condensatieQ |
3.4. berekening
met de formule
\[Q = Q_{\Delta T} + Q_{l}\]
en
\[Q_{l} = m \cdot l\]
4. Oefening (WB Th4 H2 ↗188)
→ WB p.188 oefeningen 16-18
5. Samenvatting
- jullie kennen de formule voor de samenhang warmte/temperatuur: \(Q=m\cdot c\cdot\Delta T\)
- jullie weten dat voor faseovergang extra energie nodig is, de latente energie
- jullie kunnen met een gegeven specifieke overgangswarmte een warmtebalans opstellen.
vorige les \(\quad\) labo \(\quad\) volgende les