Opgave
Men kan een ballon gedeeltelijk opblazen door hem op een fles te plaatsen en daarna de fles te verwarmen. Dat kan door de fles, met de daarin aanwezige lucht, in een bak heet water te plaatsen. Zie figuur 1.
Ineke gaat dit proefje uitvoeren. Ze gebruikt daarvoor een literfles die gemaakt is van gewoon glas. De fles heeft een massa van 600 gram.
De temperatuur in de kamer, waar ze de proef doet, is 14 °C.
In het hete water wordt de temperatuur van de fles, met de daarin aanwezige lucht, wel 82 °C. Ineke rekent uit hoeveel warmte de fles daarvoor heeft opgenomen. Zij vergeet daarbij dat ook de liter lucht die zich in de fles bevindt in temperatuur zal stijgen.
a) Noem een reden waarom deze fout de uitkomst van de berekening nauwelijks zal beïnvloeden.
b) Bereken de hoeveelheid warmte die nodig is voor de temperatuurstijging van de fles.
Ineke neemt aan dat in de fles 1,0 liter lucht zit. Verder neemt ze ook aan dat het volume van de niet opgeblazen ballon te verwaarlozen is. Als de fles in het hete water staat, schat ze dat het volume van de lucht in de ballon 0,12 liter is geworden. De luchtdruk in de kamer was steeds 1,00x105 Pa en de temperatuur in de kamer steeds 14 °C.
c) Bereken, gebruikmakend van de door Ineke gemaakte schatting, de druk van de lucht in de fles bij 82 °C. Geef de uitkomst in twee significante cijfers.
Uitwerking vraag (a)
• De soortelijke warmte van lucht van 1 atm is 1,00 x 103 Jkg-1K-1
• De soortelijke warmte van glas is 0,8 x 103 Jkg-1K-1
• Hier zit dus niet zo'n verschil in.
• We zullen het moeten zoeken in de massa
• De massa van 1 L lucht is 1,293 g. Het weglaten van de warmte voor de lucht valt hiermee te rechtvaardigen.
Uitwerking vraag (b)
• Q = m * c *ΔT
• Q = 0,600 * 0,8 * 103 * (82 - 14) = 32,6 kJ
Uitwerking vraag (c)
• P*V / T=constant
• Dus 1,00 * 105 * 1 / 287 = P * 1,12 / 355
• P = 355 * 1,00 * 105 / (287 * 1,12) = 1,1 * 105 Pa
