Opgave
Vragen en opdrachten bij dit artikel
Een stoomreiniger verwarmt water bij hoge druk tot het kookpunt. Door een druk op de knop komt dit water in de vorm van stoom uit de zool van het apparaat. Hete stoom is een prima ontvetter. Bacteriën worden bovendien gedood door de hoge temperatuur.
De stoomreiniger is maximaal gevuld en verwarmt het water van 200C tot het kookpunt bij een druk van 3,0•105 Pa.
a) Bepaal tot welke temperatuur het water verwarmd wordt.
b) Bereken de energie die daarvoor nodig is.
Het rendement van de stoomreiniger is 85%. De stoomreiniger moet 8,0 minuten aan staan om het water op te warmen.
c) Bereken de elektrische energie die in die tijd gebruikt is
d) Bereken de warmtecapaciteit van de stoomreiniger.
Het apparaat is voorzien van een speciale sluiting die voorkomt dat je de stoomreiniger open kunt maken zo lang de druk in het apparaat groter is dan de buitenluchtdruk van 1,0•105 Pa.
e) Leg met behulp van het diagram uit waarom die sluiting zo belangrijk is indien er nog een restant water in de reiniger zou zitten.
Uitwerking vraag (a)
Aflezen in het diagram: 1,3•102oC
Uitwerking vraag (b)
Er geldt: E = cwater•mwater•ΔT.
Invullen levert: E = 4,18•103•(1,5•0,998)•(140-20) = 7,5•105 J
Uitwerking vraag (c)
E = Pt
Invullen levert: E = 2200•8,0•60 = 1,1•106 J
Uitwerking vraag (d)
Ein = Euit levert: ηPt = cwater•mwater•ΔT + C•ΔT.
Dit ingevuld: 0,85•2200•8,0•60 = 4,18•103•(1,5•0,998)•(140-20) + C•(140-20).
Hier komt uit: C = 1,2•103 J/K
Uitwerking vraag (e)
Als de klep geopend kan worden, wordt de druk in het apparaat gelijk aan de buitenluchtdruk. Het water dat nog in de stoomreiniger aanwezig is, kan een temperatuur hebben van (ver) boven de 100oC. Dit zal dan in één keer aan de kook gaan.
