Schooltaak

Ohmpi heeft gelijk, door warmteverlies zal de temperatuur een stuk lager zijn dan verwacht. maar licht bij een dompelweerstand???
Gezien geen parameters opgegeven zijn over warmteverliezen
lijkt me dat de opgave onnodig compliceren.
Als je met alle factoren die in de praktijk voorkomen rekening moet houden dan ben je nog niet klaar.

idd, er is gedurende dit opwarmproces ook warmteverlies uit het recipient. Maar ik denk dat de vraag toch deze factor buiten beschouwing laat want dat mee berekenen lijkt me toch wat hoog gegrepen voor een simpele schoolpopdracht.

@FET, Tenzij om de berekening simpel te houden verondersteld wordt dat de weerstand in een supergeisoleerd recipiënt zit, zal een aanzienlijk deel van de opgewekte warmte weer verloren gaan door de relatief lange opwarmtijd. Langs 3 wegen. Conductie, convectie en straling. Bij kamertemperatuur ligt de golflengte van het IR rond de 10µm.
De berekening is uiterst complex, want de temperatuur stijgt gedurende de proef en de verhouding van de drie warmteverliezen zullen afhangen van de grootte en vorm van het recipiënt, het materiaal, het contactoppervlak waarop het steunt enz...komt daar nog de verdamping bij als de temperatuur het kookpunt zou naderen.
en voor de straling onder meer van de reflectiviteit emissiviteit en dus de kleur van het oppervlak. Een zwart oppervlak emitteert meer dan andere kleuren, mat meer dan glanzend omdat onder meer de oppervlakte van een mat voorwerp op microscopische schaal gezien veel groter is dan bij een glanzend voorwerp enz...

Het warmteverlies is die 10 %. Dat wilde ik alleen maar zeggen.
Ook die 10 % wordt dus warmte, maar komt niet ten goede aan de temperatuurverhoging van het water.

Die accu is in een kwartier dood. Denk nog eerder. Dan staat dat water daar af te koelen. Wat is de ruimtetemperatuur? Misschien wel 4 graden. (Niet kouder, dan bevriest de proef) Staat nergens.
Dat water is na 20 minuten gewoon weer op z'n aanvangstemperatuur, denk ik.

Het enige wat met zekerheid te zeggen valt is dat de temperatuur van het water na 20 min. hoger is als (of gelijk aan) de begintemperatuur...

Die 90% zal op de accu slaan en niet op het element. Uit gaande van dit gegeven zal onder ideale omstandigheden de rest van de energie in warmte worden omgezet en leid tot een bepaalde temperatuur verhoging.

Op 3 juni 2020 13:28:52 schreef grotedikken:
Wat ik nog niet heb zien voorbijkomen is dat de spanning van een accu
afneemt naarmate de ontlading vordert.

En dat een accu geen doos klontjes suiker is. (Als de 10e Ah verbruikt is, is de accu niet echt plots leeg.)

Je haalt er veel te veel bij. Bij dit soort schoolopgaven wordt de situatie juist zo eenvoudig mogelijk voorgesteld. Dus als die 10Ah op is dan mag je veronderstellen dat het over en uit is. Ook de warmteuitstraling van het water is te ver gezocht. Je mag gewoon veronderstellen dat die er niet is.

Toch gebeurt er iets raars als je warmte element direct in water stopt Het water maakt minder effectief contact met het verwarmingselement naarmate het element warmer word. Maar ik weet niet precies hoe dat heet. In een artikel over waterkoeling van computers werd dat ook aangehaald en daarom werkt koelvloeistof beter dan water opdat het makkelijker warmte opneemt.

Als ik een vers gelast stuk staal in een bak met water onderdompelen en je houd dat stil dan koelt dat veel minder effectief als dat ik er mee gaat roeren. Stromend water over dat zelfde laswerk gieten koelt veel sneller dan onder dompelen terwijl er in die bak veel meer water zit.

Ja ik weet dat het de sterkte van de las niet ten goede kom maar het gaat om het voorbeeld.

Op 3 juni 2020 10:53:54 schreef Frederick E. Terman:
[...]Is er niemand anders benieuwd naar wat er met die resterende 10 % gebeurt? 't Is gelijkstroom, ook nog...

Daar was ik idd ook benieuw naar, de wet van behoud van energie, als het geen warmte is wat dan wel?

Op 3 juni 2020 17:34:57 schreef benleentje:
Toch gebeurt er iets raars als je warmte element direct in water stopt Het water maakt minder effectief contact met het verwarmingselement naarmate het element warmer word. Maar ik weet niet precies hoe dat heet. In een artikel over waterkoeling van computers werd dat ook aangehaald en daarom werkt koelvloeistof beter dan water opdat het makkelijker warmte opneemt.

Als ik een vers gelast stuk staal in een bak met water onderdompelen en je houd dat stil dan koelt dat veel minder effectief als dat ik er mee gaat roeren. Stromend water over dat zelfde laswerk gieten koelt veel sneller dan onder dompelen terwijl er in die bak veel meer water zit.

Ja ik weet dat het de sterkte van de las niet ten goede kom maar het gaat om het voorbeeld.

Niet zo moeilijk. Op de overgang warmteelement-water ontstaat stoom. Stoom neemt minder gemakkelijk warmte op. Door te roeren vervang je op de overgang reeds verhit water door koel water. Logisch dat het koelproces beter verloopt. Kennelijk is de viscositeit van koelvloeistof lager dan van water.

Poeh. Vroeger deden we dat zo:

Accu levert 120 Wh binnen 20 minuten daarna kun je hem weggooien.

Praktijkcheck:
Mijn waterkoker is 1600 watt, gooi ik daar een liter in van 15 graden dan moet ik 85 verwarmen om te koken, dat is dus 85000 cal en dat kost tijd t
85000=0,24*1600*t
Dat levert t = 221 seconde dus ongeveer 4 minuten. Klopt aardig met de praktijk.

Energie uit de accu is slechts 120 Wh in plaats van 98 Wh in mijn waterkoker en de hoeveelheid water is anderhalf keer zo groot, Dus in de ball park.

[Bericht gewijzigd door Dr Blan op woensdag 3 juni 2020 19:44:54 (12%)

Dr Blan,

U krijgt een 5 voor uw antwoord.
Levert U uw titel maar weer in.
Vanaf nu gaat U door het leven als Dhr Blan of gewoon Blan.
Ik vroeg om de eindtemperatuur van het water en dat is xx⁰C. yy⁰C.
De rekenfoutjes vergeef ik U omdat ze minimaal zijn.

wg

de Meester

Niks hoor,

Ik houd mijn vergeelde bul.
Ik schreef de temperatuurVERHOging is 62 graden.

Of is dat ook fout? Lijkt me niet, zolang je water niet gaat koken.

't Is wel de bedoeling dat TS dit zelf oplost, zo leer je weinig...

Op 3 juni 2020 19:39:59 schreef Arco:
't Is wel de bedoeling dat TS dit zelf oplost, zo leer je weinig...

Oei, begrepen, snel gewist.

Hoe je het ook draait of keert, de opgave klopt van geen kanten. Dus moet je wel bijkomende zaken veronderstellen.

Een weerstand ondergedompeld in water heeft een rendement van 100%.
Elke joule die je erin stopt komt als warmte er uit.
Dat is zo bij een weerstand, en ook bij een lamp.
Het is onzin dat die weerstand maar 90% van de toegevoerde energie in warmte zou omzetten. Gezien die 12V/10Ah de energie is die in de batterij opgeslagen is kan dit enkel slaan op de chemisch/elektrische omzetverliezen van de batterij gaan die zich vertalen als deel van de inwendige weerstand + eventuele jouleverliezen in de aansluitdraden.
Als er meer vermogen in de belastingsweerstand opgewekt wordt dan kan afgevoerd worden dan stijgt de temperatuur van de weerstand gewoon tot er een nieuw thermisch evenwicht bereikt wordt.

Op 3 juni 2020 20:06:09 schreef grotedikken:
Dat is zo bij een weerstand, en ook bij een lamp.

Bij een lamp sowieso niet. Daar komt een gedeelte van de toegevoerde energie vrij als licht. Dat licht kan wel weer in warmte worden omgezet. Het kan binnen de watertank gebeuren, maar ook een paar melkwegstelsels verderop.

Op 3 juni 2020 19:48:10 schreef Dr Blan:
[...]

Oei, begrepen, snel gewist.

Ik snap wel waarom je het gewist hebt.
Ik pas mijn post ook aan.

Op 3 juni 2020 20:06:09 schreef grotedikken:
Hoe je het ook draait of keert, de opgave klopt van geen kanten. Dus moet je wel bijkomende zaken veronderstellen.

Een weerstand ondergedompeld in water heeft een rendement van 100%.
Elke joule die je erin stopt komt als warmte er uit.

Ja, echter die weerstand zelf heeft ook warmtecapaciteit, en die is bij dit type net zoveel als van ongeveer 150 gram water. Misschien is het een flesje met twee draden door de kurk erin die 0,3 ohm meten en aangezuurd water bevat.

Kortom als je er vermogen in stopt komt 90 procent ten goede van het te verwarmen water en 10 procent ten goede van de temperatuurverhoging van de weerstand zelf.

Ik weet eindelijk het goed antwoord.

Welke temperatuur heeft het water na die 20 minuten?

Het water word gedurende 15 minuten verwarmt en daarna koelt het water 5 minuten af. Het water is daarmee minder warm als direct na het verwarmen.

Kortom als je er vermogen in stopt komt 90 procent ten goede van het te verwarmen water en 10 procent ten goede van de temperatuurverhoging van de weerstand zelf.

En dat is dan nog steeds een omzetting naar 100% thermische energie, maar dat is niet wat er in de opgave beweert word.

- een verwarmingsweerstand (dompelweerstand) van 0,3 die 90 % van de elektrische energie,
die hij ontvangt, omzet in thermische energie.

[Bericht gewijzigd door benleentje op woensdag 3 juni 2020 21:43:10 (47%)

die 10% verlies kan evengoed opgaan in de bekabeling tussen die ondergedompelde weerstand en de accu.

ik denk dat ze gewoon veel extra details geven om de 'te kleine' accu te laten vergeten.
zo een typische strikvraag om je niet blind te staren wat de klant wil, altijd handig voor als je in de toekomst aan het werk bent

[Bericht gewijzigd door fcapri op woensdag 3 juni 2020 21:43:34 (26%)

Nee er staat echt de "Energie die hij ontvangt".

Die te kleine accu maakt niets uit er word ook nergens beweert dat de accu het zo lang volhoud. Er word enkel gevraagd naar de temperatuursverandering na 20 minuten. En die is niet uit te rekenen omdat je niet weet wat de verliezen in het systeem zijn. Als veronderstelt word dat er geen verliezen zijn dan is de eindtemperatuur na 20 minuten dezelfde als die het is na 15 minuten.

Op 3 juni 2020 21:47:20 schreef benleentje:
Als veronderstelt word dat er geen verliezen zijn dan is de eindtemperatuur na 20 minuten dezelfde als die het is na 15 minuten.

Precies. Je moet er geen dingen bij halen die niet gevraagd of gegeven zijn.

Op 3 juni 2020 10:53:54 schreef Frederick E. Terman:
[...]Is er niemand anders benieuwd naar wat er met die resterende 10 % gebeurt? 't Is gelijkstroom, ook nog...

Ja

dacht er bij de vraag ook meteen aan. zo van.. hé? als er nu één onderdeel bestaat die aan 100% omzetting doet van energie dan is het wel een weerstand.. Bij een kookplaatoefening gaat er dan nog een deel verloren naar de omgeving, maar een dompelgeval .. efficiënter kan niet..

Op 3 juni 2020 21:56:46 schreef KlaasZ:
[...]Precies. Je moet er geen dingen bij halen die niet gevraagd of gegeven zijn.

Wat FET al zegt, je kunt er van alles bijhalen, maar dan is het zelfs voor een college van doorgewinterde hoogleraren Natuurkunde niet meer op te lossen.
Op school gelden simpele regels. Alles wat niet gegeven is, is ideaal. Je kúnt er ook niet mee rekenen, want je hebt de gegevens niet.

Die 90% is waarschijnlijk iets om leerlingen te laten rekenen met rendementen en meteen wat van het verlies van het vat naar buiten te compenseren.
Verder is het een ideale accu ideaal aangesloten met ideaal draad en voorzien van een ideale klok en een ideale thermometer.

Misschien moet Bieke nog eens checken of die 0,3 wel de weerstand in Ohm is. Als het bijvoorbeeld het vermogen in kW zou zijn, dan komt er wel iets zinnigs uit de som.

Is Ohms: https://www.circuitsonline.net/forum/view/message/2171888#2171888