Overal Natuurkunde 5e ed - Hoofdstuk 7 - Materialen oefentoetsen & antwoorden

1. De dichtheid bereken je door de massa te delen door het volume. In symbolen: ρ = m/V.

2. De hoeveelheid warmte bereken je door de soortelijke warmte te vermenigvuldigen met de massa en het temperatuurverschil. In symbolen: $Q = c \cdot m \cdot \Delta T$.

3. De formule voor de warmtestroom is de soortelijke warmte vermenigvuldigen met de oppervlakte en het temperatuurverschil. Die uitkomst deel je door de dikte van het materiaal. In symbolen: $P = \frac{\lambda \cdot A \cdot \Delta T}{d}$.

4. De trek- of drukspanning bereken je door de kracht te delen door de oppervlakte. In symbolen: $\sigma = \frac{F}{A}$.

5. Met de formule: $R = \frac{\rho \cdot l}{A}$.

• Mogelijke antwoorden zijn:
  • Temperatuur is een maat voor de snelheid van moleculen en warmte is een vorm van energie.
  • Temperatuur heeft als eenheid graden Celsius en warmte heeft als eenheid Joule.

1. De zon straalt warmte die door het glas wordt overgenomen maar ook doorgelaten (dus een klein deel van de stralingsenergie gaat in het glas zitten en verwarmt de klas) en een groot deel zal de kamer verwarmen. Het glas brengt zijn warmte over door het contact met de lucht in de kamer, dit gebeurt door geleiding van warmte. De kamer zal opwarmen en er zal stroming ontstaan. Koudere delen in de kamer zullen door de opstijgende warmere lucht in stroming gebracht worden waardoor uiteindelijk de kamer lekker warm wordt, ook in de schaduw gedeeltes van de kamer.

2. De soortelijke warmte is een stofeigenschap die aangeeft hoeveel energie er nodig is om 1 kilogram stof 1 graad in temperatuur te laten stijgen. De warmtegeleidingscoëfficiënt geeft aan hoeveel energie er per seconde en per graad temperatuur en meter er getransporteerd wordt. In makkelijker bewoording kun je zeggen dat de soortelijke warmte aangeeft hoeveel warmte er nodig is om warmer (of kouder) te worden en de warmtegeleidingscoëfficiënt geeft aan hoe snel de warmte zich kan verplaatsen in een stof.

1. Plastische vervorming

2. Elastische vervorming

3. Elastische vervorming

4. Plastische vervorming

• Toelichting: Een plastische vervorming is een vervorming waarbij de oorspronkelijke staat niet meer terug komt, terwijl dat bij een elastische vervorming wel zo is.

• Een supergeleider heeft helemaal geen weerstand. Dit komt alleen voor bij speciale materialen die aanzienlijk gekoeld worden (vaak onder 100 K of - 173°C).

1. Water heeft een dichtheid van 1 g/cm³. Stoffen met een hogere dichtheid zullen zinken, met een lagere dichtheid zullen blijven drijven en stoffen met een gelijke dichtheid zullen zweven.
   In dit geval geldt dus dat blijven drijven: alcohol en eikenhout en dat zullen gaan zinken: aluminium, baksteen, glas, perspex

2. Hiervoor moet je eerst de dichtheid berekenen.

• Gegeven: 

  • massa (m) = 3,6 gram

  • volume (V) = 3 cm³

• Gevraagd: Dichtheid (ρ) in g/cm³

• Formule: ρ = m / V

• Invullen: 3,6 / 3 = 1,2 g/cm³

• Conclusie: De dichtheid is 1,2 g/cm³ en dan is uit de tabel af te lezen dat het om perspex gaat. 

3. De dichtheid van een stof blijft altijd gelijk. Dat is namelijk een stofeigenschap. 

• Gegeven: 

  • soortelijke warmte water (c) = 4,2 J/g/°C

  • massa (m) = 15 gram

  • temperatuurverschil (ΔT) = 80 °C

• Gevraagd: Warmte (Q) in joule (J)

• Formule: Q = c x m x ΔT

• Invullen: Q = 4,2 x 15 x 80 = 5.040 Joule

• Conclusie: Er is 5040 J nodig.

De soortelijke warmte van olijfolie is lager dan die van water. Dus bij een gelijkblijvende massa en gelijkblijvend temperatuurverschil is de totale hoeveelheid warmte bij olijfolie lager dan bij water.

Wanneer in de formule de warmte (Q) en het temperatuurverschil (ΔT) gelijk blijven dan is bij een lagere soortelijke warmte een hogere massa nodig. 

• Gegeven:

  • R = 5 Ω

  • A (draaddoorsnede) = 0,05 mm²

  • 𝜌 = 0,105 Ω*mm²/m

• Gevraagd: l = ?

• Formule: R = (𝜌 * l) / A, omgebouwd is dit: l = (R * A) / 𝜌

• Invullen: 

  • l = R * A / 𝜌 = (5 * 0,05) / 0,105 = 2,38095238 ≈ 2,38 m

• Conclusie: De ijzerdraad is 2,38 meter lang.

Als de temperatuur zeer laag is (want dan valt de weestand helemaal weg en wordt de ijzerdraad supergeleidend).