Thema III: Gebruik wetenschappelijke principes

Concept 4: Transport warmte-energie

• Onderzoeksvraag: Welke materialen geleiden goed de warmte-energie?
  • We onderzoeken dit door een aantal staafjes (zie afbeelding) te voorzien van een beetje boter en een tic-tac-mintje en deze dan in heet water te plaatsen

• Waarnemingen

• Verklaring
  • Als je een metalen lepel in een ketel hete soep laat staan en dan de lepel eruit wilt halen, verbrand je waarschijnlijk je vingers.
  • Wat in de lepel heeft plaatsgevonden, kennen we onder de naam warmtegeleiding of conductie.
  • Warmtegeleiding vindt plaats tussen twee plekken met een verschillende temperatuur. In het geval van de soep is dat de onderkant van de lepel dat in de soep steekt, en de bovenkant buiten de soep.
  • Je zag dat niet alle stoffen even goed geleiden. Een plastic of een houten lepel in dezelfde soep zal bijvoorbeeld niet heet worden. .
  • In het algemeen geldt dat metalen erg goede warmtegeleiders zijn. Sommige kunststoffen en hout die de warmte slecht of niet geleiden, noemen we warmte-isolatoren.
    • Enkele voorbeelden van metalen
    • Enkele voorbeelden van kunststoffen
• Verklaring met het deeltjesmodel van een vaste stof:

• Toepassingen in het dagelijks leven
  • warmtegeleiders
  • warmte-isolatoren

• Onderzoeksvraag: Hoe geleiden vloeistoffen en gassen de warmte-energie?
  • We onderzoeken dit voor vloeistoffen en gassen met een afbeelding

• Waarnemingen:

• Verklaring:
  • Wanneer water/lucht wordt verwarmd, ontstaat er een cirkelvormige beweging.
  • Het resultaat is stijgend warm water en dalend koel water of stijgende warme lucht en dalende koele lucht
  • De warmte doet de deeltjes verder uit elkaar gaan waardoor ze lichter worden en stijgen. Bovenaan koelen ze af en komen ze weer dichter bij elkaar waardoor ze zwaarder worden en dalen
  • Deze manier van circuleren noemt men een convectiestroming of warmtestroming.
  • Logischerwijs kan warmtestroming alleen plaatsvinden in stoffen die kunnen stromen: vloeistoffen en gassen!

• Verklaring met het deeltjesmodel van een vloeistof

• Verklaring met het deeltjesmodel van een gas

• Toepassingen in het dagelijks leven
  • warmtestromen in vloeistoffen

• Toepassingen in het dagelijks leven
  • warmtestromen in gassen

• Onderzoeksvraag: Hoe komt de warmte van de zon doorheen de ruimte tot bij ons op aarde?
  • We onderzoeken dit voor het luchtledige of vacuüm met een afbeelding

• Waarnemingen:

• Verklaring:
  • Warmte heeft geen "medium" nodig heeft om zich door te geven door de lege ruimte.
  • Warmtestraling is een elektromagnetische golf die onzichtbaar is maar die je kan voelen. Ze wordt ook infraroodstraling genoemd.
  • Een elektromagnetische golf draagt energiepakketjes die we fotonen noemen.
  • De zonnestraling doorloopt 150.000.000 km lege ruimte in 8 minuten voor ze de aarde bereikt.
  • 47% van de zonnestralen zijn infraroodstralen.
  • Eenmaal op aarde wordt deze warmte afgegeven aan donkere voorwerpen of weerkaatst door witte voorwerpen.
  • Daarom verdient het de voorkeur in de zomer lichtkleurige kleding te dragen en in de winter donkere kleding.
    • donkere kledij is wel veiliger daar ze geen UV-straling doorlaat!!
      • UV betekent

• Verklaring met het golfmodel

• Toepassing warmtestraling
  • Zonneboilers
  • Spiegelende laag in themermosfles
  • Spiegelende laag achter radiator

Synthese