dag Britt,

Denkvraag dan...
Welke invloed zou die zwarte verf kunnen hebben op warmtestromen in of rond dat proefcilindertje? 
Begin eens een brainstormpje..
Wij becommentariëren wel.

Groet, Jan

ook om na te denken: de soortelijke warmte is de energie nodig om een stof in temperatuur te verhogen. 
Absorbeert een metaalkleurig oppervlak meer energie of minder dan een zwart oppervlak? Waar wordt die geabsorbeerde energie voor gebruikt?

Een zwarte cilinder absorbeert meer warmte dan een metalen cilinder. 

Wordt hierdoor de temperatuur stijging hoger? Of neemt de warmte toe?

De energie (=warmte) neemt toe, daardoor neemt de beweging van de moleculen in de cilinder toe en daardoor de temperatuur.

Warmte (energie) en temperatuur (snelheid) zijn aan elkaar gerelateerd maar niet hetzelfde. Een blok aluminium zal bij dezelfde hoeveelheid extra warmte een veel hogere temperatuursstijging krijgen dan een blok hout of baksteen.
Dat zegt dus alles over de soortelijke warmte van hout, baksteen of aluminium

 Heeft die verflaag nog meer effecten? Probeer in dit soort brainstorms ook altijd in extremen te denken: stel dat je er een paar millimeter dik de verf opsmeert.

En ik denk dat er iets is dat je niet zelf zou kunnen bedenken: mooi glanzend metaal is een heel slechte warmtestraler.

Theo, 

Blijft de soortelijke warmte dan hetzelfde want als de warmte stijgt en de temperatuur en de c en m blijven gelijk, of hoe weet ik welke harder stijgt?

Jan,

Wat is het effect als de cilinder een slechte warmte straler is?
Houd die dan meer warmte vast?

 inderdaad, bij gelijke temperatuur zendt dat minder warmtestraling uit dan een geverfd metaal.

OK, de vraag was:

 welke overwegingen hebben we intussen? 

kwalitatief: 

• een laagje verf versterkt het verlies aan warmte door straling aanzienlijk. Vind je dan experimenteel een grotere kleinere of gelijke waarde voor de soortelijke warmte?
  
  
• een laagje verf vergroot de massa materiaal van het buisje. Vind je dan experimenteel een grotere kleinere of gelijke waarde voor de soortelijke warmte?
  
  
• Een laagje verf, heeft dat een andere warmte-overdrachtscoëfficiënt naar lucht dan kaal metaal ? Nog niet onderzocht...
  
  
• Een laagje verf, is dat een isolerend laagje rond dat buisje (m.a.w., heeft verf een lage warmtegeleidingscoëfficiënt)? 

Jan,
Bedankt voor de soort van samenvatting hierboven, maar ik snap er nog steeds vrij weinig van. Ik ben niet zo goed in natuurkunde vandaar dat ik hier mijn vraag stel. Zou je misschien een beetje meer uitleg kunnen toelichten? 

dag Britt,

vertel dan eerst eens vanuit welk niveau/leerjaar je deze vraag stelt?

groet, Jan

Hallo Jan,
Ik zit op dit moment in 4 havo. Ik heb alleen veel moeite met natuurkunde vandaar dat ik regelmatig hulp vraag op natuurkunde.nl

De antwoorden heb je niks aan. Je moet blijkbaar nog een beetje wennen aan natuurkundig denken, "als dit, dan dat.... "

 begin dus eens over bovenstaande na te denken, hier, "hardop" . 
Dat is maar logica, niet te moeilijk over denken. 

• dat laagje verf versterkt dus het warmteverlies
• wat betekent dat voor de temperatuur van het blokje aan het eind van je proef?
• wat betekent dat voor de uitkomst van je berekening van de soortelijke warmte (warmte per gram en per graad celsius temperatuurstijging) van het materiaal van dat blokje? 

De temperatuur zal aan het eind van de proef minder zijn dan, wanneer je een metalen cilinder hebt zonder verf.
moet dan de soortelijke warmte groter zijn dan wanneer de cilinder geen verf laagje heeft, omdat het meer warmte verliest en dus meer energie(warmte) moet worden toegevoegd om dezelfde temperatuur stijging te krijgen?

 helemaal goed beredeneerd. 

Dwz, de soortelijke warmte die je op basis van die gevonden gegevens berekent zal groter zijn dan hij werkelijk is. Uiteraard niet de soortelijke warmte zelf, die staat na jaren proefnemingen over heel de wereld zo zoetjes aan echt wel vast binnen nauwe foutmarges. 

dan spelen er nog andere kwesties:

 de middelste hiervan is niet voor H4 denk ik. Laat die maar buiten beschouwing. Maar op die eerste en die laatste kun je dezelfde soort redenering toepassen .

Groet, Jan

Als de massa groter wordt dan zal de soortelijke warmte kleiner moeten zijn als Q en delta T gelijk blijven.

Ik snap de laatste vraag niet echt. Wat bedoel je met warmtegeleidingscoefficient?

voordat we in de war raken: laten we ook dezelfde soort vraag stellen:

er gaat iets met ΔT gebeuren, andere dingen meet je niet (behalve een warmtetoevoer die je steeds constant probeert te houden) 

En dan voor elk geval je afvragen: ga ik hierdoor een grotere of kleinere ΔT meten, en wat heeft da voor invloed op de soortelijke warmte die ik bereken? 

zoals ik in diezelfde opmerking het eenvoudiger zei: "Een laagje verf, is dat een isolerend laagje rond dat buisje?" (vergeleken met kaal metaal dan natuurlijk) 

Ja ik denk dat een zwart laagje (in de opdracht staat niet dat het persee verf is) isolerend is. 

Als de massa groter wordt zul je een kleinere waarde voor delta T meten want je hebt een groter oppervlak waarover de warmte zich verdeeld?

 dat denki ik ook, betere geleiders dan metaal ga je enit gauw vinden.
Dus, wat is het effect op de gemeten soortelijke warmte van dit aspect van een verflaagje? 

 zwart klopt, en wat heeft dat ook alweer op de soortelijke warmte die je concludeert?

rood klopt niet, je hebt stomweg meer stof waarover de warmte zich moet verdelen.


En zo heeft dat verflaagje allerlei effecten op je berekende soortelijke warmte. Welke effecten de overhand hebben is niet aan H4 om te bepalen. Je hebt nu in elk geval een kwalitatieve analyse van de mogelijke gevolgen van zo'n verflaagje.

Afgezien van idioot dikke verflagen: die uitstraling wint met verve :) 

groet, jan

Als het laagje zwart is houd het dus meer warmte vast, omdat het laagje isolerend is?

Als de massa groter wordt dan gebeurt er toch niks met de soortelijke warmte?

Omdat het zwarte laagje isolerend is zal de soortelijke warmte toch kleiner worden?

Is een zwarte cilinder een goede warmtestraler?

 kleur maakt weinig uit daarin. Verf zal slechter geleiden dan metaal, hoe dikker de verflaag, hoe geringer het warmteverlies in geleidingsopzicht (pas op; stralingsverliezen worden juist fors versterkt!!!)

 yes, voor een zelfde hoeveelheid warmte een grotere temperatuurtoename. Nogmaals, we praten steeds over jouw conclusies, NIET over de werkelijke soorte warmte. We hebben het dus eigenlijk steeds over systeemfouten in metingen. 

 zwart of een andere kleur maakt weinig verschil. Verf of geen verf wèl een  verschil.

Maar in mijn vraag gaat het niet om een laagje verf maar juist alleen om de zwarte kleur. Dus stel het is op een andere manier zwart gemaakt, blijven de antwoorden dan hetzelfde als alle hierboven genoemde redenen

Zwart reflecteert geen enkele kleur en absorbeert alle energie en warmt zo op. Andere kleuren reflecteren een deel van het licht.

betekent dat dat de soortelijke warmte kleiner is dan bij andere kleuren als zwart?

kleur heeft geen soortelijke warmte. gekleurde voorwerpen wel. Twee identieke voorwerpen hebben dezelfde soortelijke warmte. De zwartgekleurde stijgt sneller in temperatuur dan de witte...

Heeft het dan geen invloed op de soortelijke warmte?

voordat vanwege half-afgemaakte zinnen misverstanden opdoen: 

 Er is maar één zaak waar de soortelijke warmte van afhangt, en dat is de soort stof. 

Die kunnen we alleen proefondervindelijk bepalen (meten dus).
Als we meten maken we meetfouten. 
Door die fouten vinden we dan waarden voor zo'n eigenschap die hoger of lager zijn dan ze in werkelijkheid zijn. 

Jij wil de soortelijke warmte gaan bepalen, jij wil dus gaan meten hoeveel energie je nodig hebt om een blok van een kg van die stof 1^oC in temperatuur te verhogen. Eén van de vele fouten die je kunt maken is dat energie die je in dat blok stopt niet in dat blok BLIJFT, maar er door warmtestraling, geleiding of stroming uit verdwijnt. 
In zo'n geval, als je dat niet in de gaten hebt, stel je dus vast dat je bijvoorbeeld 20 000 J in zo'n blok stopt voor 10^oC temperatuurverhoging, en noteer je een soortelijke warmte van 2000 J/kg^oC. Terwijl er tijdens je proef bijvoorbeeld 4000 J weglekte naar buiten zonder bij te dragen aan de temperatuursstijging, en de werkelijke waarde dus dichterbij de 1600 J/kg^oC zou liggen. 

Was de buitenkant van je metaalblok voorzien van een of ander gekleurd laagje (verf of om het even wat)  in plaats van  blank metaal dan vererger je fors de uitstraling van warmte door dat blok, lekt er dus meer warmte weg, en ben je langer aan het stoken voordat je blok op temperatuur is.

Dat laagje heeft echter geen invloed op de soortelijke warmte, wèl op de soortelijke warmte die jij op basis van een niet helemaal doordacht proefje meent te moeten noteren .

Dit is allemaal veel minder ingewikkeld dan jij het nu allemaal lijkt te zitten maken. Gisteren om 17.22 schreef je het al bijna goed. Door dat verflaagje meet je een soortelijke warmte hoger dan die werkelijk is. Dat is wat anders dan: "door dat verflaagje wordt de soortelijke warmte groter" . 

Groet, Jan

Oke nu is het mij duidelijk heel erg bedankt!

De soortelijke warmte van een stof hangt niet af van de kleur van het voorwerp. Maar je kunt wel andere waarden meten als je de cilinder zwart maakt.

De gemeten waarde wordt in dit geval groter dan dat die in werkelijkheid is. Dit komt doordat de metalen cilinder aan de buitenkant wordt voorzien van een laagje zwart. Hierdoor neemt de uitstraling van warmte toe. Dus je zult meer energie moeten toevoegen om dezelfde temperatuurstijging te krijgen dan bij een metalen cilinder. Dus de gemeten soortelijke warmte zal groter zijn dan de werkelijke soortelijke warmte.
Klopt de samenvatting zo? Moet er niet iets bij dat zwart warmte absorbeert?

De samenvatting klopt, en dat absorberen hoeft er niet bij tenzij je je blok tijdens het proefje in de felle zon zet. De andere kleine invloeden (meer massa door dat laagje, en dus meet je een iets hogere waarde, lichtjes slechtere geleiding en dus een zekere mate van isolatie en dus minder warmteverliezen en dus een meting die een klein tikje dichter bij de waarheid zal liggen) vermeld je immers ook niet. 

Hoe kan het eigenlijk dat een zwarte cilinder meer warmte uitstraalt dan een grijze/glanzende cilinder?

Ik kom er net achter dat de cilinder van aluminium is, heeft dat nog gevolgen voor de antwoorden hierboven?

het gaat niet om kleur, het gaat om al of niet blank metaal. Een oxidelaagje, zoals bijvoorbeeld op aluminium zit, maakt ook al een aardig verschil. Bijvoorbeeld, mooi gepoetst koper zendt maar ruwweg 5% van de warmtestraling van dof geoxideerd koper uit. 

https://www.engineeringtoolbox.com/emissivity-coefficients-d_447.html

Met de reden daarvoor gaan we ver buiten de stof voor voortgezet onderwijs. Laat ik maar iets copy-pasten dat ik zelf ook maar lees, maar wat me plausibel in de oren klinkt:

https://www.quora.com/Why-do-polished-surfaces-have-such-low-emissivity-What-is-happening-at-the-molecular-level

 

Even helemaal opnieuw:
soortelijke warmte is een stof eigenschap en wijzigt dus niet, ongeacht wat je met die stof doet (zolang het maar die stof blijft)

Een laagje verf eroverheen verandert de soortelijke warmte niet. Alleen zal bij bestraling door de verf meer of minder warmte worden vastgehouden, die dan leidt tot opwarming van de stof - volgens zijn soortelijke warmte:  Q = m c_w ΔT
De opmerking van Jan geldt ook: opwarmende stoffen stralen ook weer warmte uit. En omdat met sommige lagen verf de warmte beter wordt vastgehouden dan zonder of bepaalde andere kleuren ben je geneigd te denken dat de hoeveelheid warmte nodig om een stof op te warmen verandert en dus van de kleur of verf afhankelijk is. Fout. De hoeveelheid warmte blijft gelijk. Alleen zal de warmte die op de stof gestraald wordt efficienter worden vastgehouden (en voor opwarming dienen) in de ene situatie dan in de andere waar meer wordt gereflecteerd.  Dan heb je meer straling nodig, maar dat komt door de efficiency.
Stel ik heb 100 J nodig om de stof 5 graden op te warmen.

• Als ik de kale stof bestraal, blijk ik 200 J nodig te hebben. Blijkbaar gaat 100 J "erlangs" zonder te verwamen
• Als ik de stof wit schilder, blijk ik 300 J nodig te hebben. 100 J vliegt erlangs, 100 J wordt door de verf gereflecteerd
• Als ik de stof zwart schilder heb ik 150 J nodig. Blijkbaar absorbeert die zwarte verf 50J die nu extra gebruikt kan worden om de stof op te warmen.

Als je soortelijke warmte gaat berekenen als hoeveelheid warmte per graad per gram stof dan vind je steeds andere waarden. Maar de hoeveelheid warmte is niet gelijk voor dezelfde temperatuursstijging: die varieert met of er wel of geen verf op de stof zit en welke kleur die verf heeft. Aan de soortelijke warmte van de stof zelf verandert helemaal niks.

Ja maar dat betekent toch dat als ik deze proef met een zwarte cilinder had gedaan dat ik een grotere soortelijke warmte zou hebben gemeten? Of juist niet?

je gaat dan van alles meten maar de soortelijke (nadruk op SOORTELIJK - eigenschap van de soort) warmte blijft gelijk. En als die lijkt te veranderen dan komt het omdat je ongecorrigeerde getallen gebruikt waarin additionele afnemers verborgen zitten.

Britt jij ook hier?

Hoi, Theo, ons antwoord is: Kleur heeft geen invloed op de soortelijke warmte. Wel het soort materiaal. Dus als er een laag verf overheen zit, dan heeft het wel effect. Maar is de cilinder gewoon zwart dan niet. Het hangt dus af van hoe de cilinder zwart gemaakt is.
Er van uit gaan dat de cilinder gewoon een zwarte kleur heeft, zal de soortelijke warmte gelijk blijven, omdat het materiaal niet veranderd.  Is dit goed?

Niks heeft invloed op de soortelijke warmte van een stof. De verpakking kan wel leiden tot betere energie-absorptie dan voorheen zodat efficienter energie aanwezig is en gebruikt kan worden voor opwarming. De opwarming vereist evenveel energie. Maar als die in grotere hoeveelheid (/seconde) beschikbaar is gaat de opwarming sneller.