Schooltaak


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.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl

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 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

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl

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... ;)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

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.

Rust roest, en nog geen klein beetje, ik kan er van meespreken.

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.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl

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 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 3 juni 2020 21:43:34 (26%)]

ik hou van werken ..., ik kan er uren naar kijken

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..

Hensz

Golden Member

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. :)

Don't Panic!

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.

Ja, ik had gezien dat Bieke dat eerder geantwoord had, maar dan komt er niks zinnigs uit de som, omdat de accu voortijdig leeg is zoals terecht eerder opgemerkt. Vandaar mijn suggestie dat nog eens te checken. Met 0,3 kW gaat het sommetje wel.

Sommetje gaat altijd. Voor de eindtemperatuur maakt het niet uit hoe snel de accu leeg is als het maar binnen of gelijk aan de gestelde 20 minuten is. Hier is dat een kwartier.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl

We kunnen erover blijven discuteren.

Een accu van 10Ah belasten met 40A zal bovendien slechts een deel van de opgegeven capaciteit leveren. Kan een pak minder zijn.

Het is gewoon een ongeloofelijk onhandig en fout vraagstuk.
Als het de bedoeling is zo de leerlingen aan het denken te zetten is het gelukt, maar ik vind het een mager excuus voor een miskleun.
Iemand op het verkeerde been zetten vind ik geen goede lesmethode.

@ Ohmpi, alle straling uit een gloeilamp is warmtestraling. Het zichtbare gedeelte valt daar ook onder. Door de hoge temperatuur van de gloeidraad is hier het leeuwendeel van de warmteverspreiding straling, terwijl geleiding en convectie maar een klein aandeel hebben.
Bij een dompelweerstand is er enkel geleiding en convectie van de vloeistof. De langgolvige IR straling die wel uitgestraald wordt door de weerstand wordt geheel door het water geabsorbeerd.

[Bericht gewijzigd door grotedikken op 3 juni 2020 23:31:24 (54%)]

Rust roest, en nog geen klein beetje, ik kan er van meespreken.
joopv

Golden Member

Op 3 juni 2020 22:59:01 schreef ohm pi:
Sommetje gaat altijd. Voor de eindtemperatuur maakt het niet uit hoe snel de accu leeg is als het maar binnen of gelijk aan de gestelde 20 minuten is. Hier is dat een kwartier.

Inderdaad,

Allereerst moet je berekenen dat de accu helemaal leeggetrokken wordt.

Vervolgens bereken je de hoeveelheid energie (in joules) die in totaal beschikbaar is in de accu.

1 joule = 1 watt gedurende 1 seconde. 1 watt = 1 volt bij 1 ampere.

oftewel: energie (joule) is volt x ampere x tijd

Vervolgens zoek je de soortelijke warmte op van water: hoeveel joule is er nodig om 1 gram water, 1 graad in temperatuur te doen stijgen.

De rest is rekenwerk met delen en vermenigvuldigen. En dan komt naar voren of je het echt begrepen hebt.

Dat geleuter over infrarood straling, inwendige accu weerstand enz enz. is allemaal offtopic.

[Bericht gewijzigd door joopv op 4 juni 2020 10:01:49 (11%)]

Op 4 juni 2020 09:56:55 schreef joopv:
[...]
Inderdaad,

Allereerst moet je berekenen dat de accu helemaal leeggetrokken wordt.

dat is idd een handigere manier. alle energie (90%) van de accu gaat gewoon in het water

ik hou van werken ..., ik kan er uren naar kijken

Dat is ook de hele truc van deze opgave, de leerling moet ontdekken dat de accu het geen 20 minuten gaat volhouden bij deze belasting.

Zo leer je logisch denken: alles wat niet relevant is eerst uit de vergelijking verwijderen voordat je gaat rekenen... ;)
Het enige juiste antwoord lijkt me om te vermelden hoeveel energie er in dat water wordt gestoken.

Zonder enige info omtrent de omgeving valt er niets zinnigs over de temperatuur te zeggen.
Als het een (niet bestaande) ideale omgeving was zou dat er wel bij hebben gestaan...

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

Ik ben buiten filterresearch dan, niet zo voor het principe van de Dirac-puls. Verwarring zaaien en het niveau van de leerlingen inschatten aan de hand van de reacties.

Ik was ooit een redelijk schaker. Schaken leert men door een aantal openingen die gekend zijn als zinvol uit het hoofd te leren en dan
strategisch te denken.

Je zou ook kunnen alle minder goede openingen uitproberen en ervaren en begrijpen waarom ze niet werken. Ik ben overtuigd dat je op die mnier minstens een even goed schaker wordt, beter zelfs. Maar niemand doet het omdat het een omweg is en het oneindig veel langer duurt voor je iets bereikt.

Een andere verklaring: Er zijn zat leraren die in een wetenschappelijke richting ook wat basisprincipes van elektriciteit moeten verkopen, en wel wetenschappelijk maar niet technisch gevormd zijn.
Daardoor hebben ze geen praktisch inzicht en hebben het moeilijk om vragen te stellen die enigzins realistisch zijn.

Rust roest, en nog geen klein beetje, ik kan er van meespreken.