Warmtecapaciteit en verbrandingsenthalpie

[Jan van de Velde]

Het is inderdaad een factor die van invloed zal zijn, goed kritisch gedacht, alleen zóveel verandert die warmtecapaciteit van water nou ook weer niet over een gebied van enkele tientallen graden zodat die fout in het niet valt bij andere.

Ik ken je opstelling niet, maar ik vermoed dat een vollere of legere calorimeter een verschil zou kunnen maken in hoe efficiënt warmte kan worden overgedragen aan het water (groter contactoppervlak?). Belangrijkste lijkt mij, dat bij een geringere hoeveelheid water het temperatuurverschil tussen water en hete verbrandingsgassen gemiddeld geringer zal zijn waardoor dus een kleinere warmtestroom van gas naar water ontstaat. Maak je calorimeter bijna leeg, en de wand van je calorimeter wordt gloeiend heet en op den duur bijna net zo heet als het rookgas dat er langsstroomt waardoor er dus nauwelijks meer warmteoverdracht optreedt.

Om dit proefje met uitwendige (dwz buiten eht watervat zelf plaatsvindende) verbranding redelijk uit te voeren heb je trouwens een calorimeter met een nogal bijzondere vorm nodig, een "vulkaan", zeg maar ruwweg zoiets (langsdoorsnede):

calorimeter 777 keer bekeken

[habilis5]

De calorimeter is een groot vat water met daaronder de te verbranden stof. De te verbrandde stof wordt in een vaatje gestoken en hierin wordt een lont gebracht. De lont zal de ethanol opzuigen. We steken de lont aan en daarna bereken we het gewichtsverlies... Dus in de calorimeter zitten 3 compartimenten: je hebt een groot vat met daarin water, daaronder heb je een compartiment met daarin je vaatje ethanol (het derde compartiment). Het tweede compartiment zit dus omringd met water... Dit is de proefopstelling. Helaas heb ik hiervan geen foto. We gebruiken dus niet het "vulkaan" type. Maakt dit een verschil?

[habilis5]

De calorimeter is een groot vat water met daaronder de te verbranden stof. De te verbrandde stof wordt in een vaatje gestoken en hierin wordt een lont gebracht. De lont zal de ethanol opzuigen. We steken de lont aan en daarna bereken we het gewichtsverlies... Dus in de calorimeter zitten 3 compartimenten: je hebt een groot vat met daarin water, daaronder heb je een compartiment met daarin je vaatje ethanol (het derde compartiment). Het tweede compartiment zit dus omringd met water... Dit is de proefopstelling. Helaas heb ik hiervan geen foto. We gebruiken dus niet het "vulkaan" type. Maakt dit een verschil?

Zou je je voorbeeldje iets duidelijker willen uitleggen want ik begrijp je uitleg niet zo goed... Ik snap niet goed wat je wil bewijzen met die warmtestroom

[Jan van de Velde]

Of dat een verschil maakt of niet hangt af van de vraag: als je de temperatuur meet van de verbrandingslucht naast het vat waar die verbrandingslucht contact met het vat verliest, wat is de temperatuur van dat gas daar nog t.o.v. de omgevingstemperatuur, en hoe groot is die luchtstroom daar nog in totaal?

Bij een CV-ketel noemen ze zoiets "schoorsteenverlies". De naam zegt het eigenlijk al : hoeveel warmte gaat onbenut de schoorsteen uit?

Je proefopstelling is een gegeven, je hebt niks anders of beters. Jouw opdracht luidde

Waarom moet de hoeveelheid water bij alle experimenten gelijk zijn?

Tja, bedenk dus maar in jouw opstelling wat er gebeurt met dat "schoorsteenverlies" als je meer of minder water zou gaan gebruiken.

We kunnen zo overigens deze discussie nog tientallen posts langer maken, maar volgens mij zijn we eigenlijk allang met hoofdzakelijk een herhaling van zetten bezig. Lees alles nog eens door vanaf het begin?

[habilis5]

Ok ik snap dat het idd vervelend is om het mij uit te leggen, maar eigenlijk geef je me nooit een concreet antwoord... Je blijft vragen stellen (wat ik wel begrijp aangezien dit de bedoeling is van dit forum). Ik probeer echt mijn best te doen je uitleg te verstaan maar elke keer komt er een factor bij dat het voor mij moeilijker en moeilijker maakt (zoals nu: schoorsteenverlies). Ik begrijp ook dat jij als ervaren wetenschapper mijn twee vragen voor de hand liggend vindt maar voor mij is dit niet zo... Ik wil hier helemaal niet beledigend overkomen maar ik versta zeer weinig van je toch wel zeer uitgebreide uitleg.

[Jan van de Velde]

Ok ik snap dat het idd vervelend is om het mij uit te leggen, maar eigenlijk geef je me nooit een concreet antwoord

Ik beschouw dat helemaal niet als een belediging, en ik begrijp je frustratie, en probeer daar van alles aan te doen.

Maar er KAN door niemand een concreet antwoord worden gegeven tenzij die jouw proefopstelling voor de neus heeft en er zonodig mee kan gaan "spelen", dat blijft gissen.

Ik ken je opstelling niet, maar ik vermoed dat een vollere of legere calorimeter een verschil zou kunnen maken in hoe efficiënt warmte kan worden overgedragen aan het water (groter contactoppervlak?). Belangrijkste lijkt mij, dat bij een geringere hoeveelheid water het temperatuurverschil tussen water en hete verbrandingsgassen gemiddeld geringer zal zijn waardoor dus een kleinere warmtestroom van gas naar water ontstaat. Maak je calorimeter bijna leeg, en de wand van je calorimeter wordt gloeiend heet en op den duur bijna net zo heet als het rookgas dat er langsstroomt waardoor er dus nauwelijks meer warmteoverdracht optreedt.

Hoeveel concreter wil je het hebben?

Ik hoopte je op de idee te brengen dat je opstelling niet perfect gaat zijn: lekkage van warmte uit je calorimeter is bijvoorbeeld een reëel praktisch feit waarmee de theorie geen rekening houdt. Wat zou dat bijvoorbeeld betekenen voor je resultaten als je met een kleinere hoeveelheid water werkt en daarmee tot een hogere eindtemperatuur raakt?

Of denk eens extreem: wat als je je proef herhaalt, met dezelfde calorimeter, dezelfde hoeveelheden brandstof en water, maar "buiten"temperaturen variërend van 0°C tot 200°C ? Wat zou dat naar verwachting voor invloed kunnen gaan hebben op je PRAKTISCHE metingen?

Het is geen onwil mijnerzijds, ik ken die installatie niet en kan dus gewoon simpelweg niet beoordelen wat precies alle gevolgen zouden kunnen zijn van meer of minder water erin. Jij kent het ding wel. Ik heb je voer gegeven, dingen waarop je zou kunnen letten als je de proef in realiteit of in gedachten herhaalt met meer of minder water.

Tja, bedenk dus maar in jouw opstelling wat er gebeurt met dat "schoorsteenverlies" als je meer of minder water zou gaan gebruiken.

[habilis5]

Ik ken je opstelling niet, maar ik vermoed dat een vollere of legere calorimeter een verschil zou kunnen maken in hoe efficiënt warmte kan worden overgedragen aan het water (groter contactoppervlak?). Belangrijkste lijkt mij, dat bij een geringere hoeveelheid water het temperatuurverschil tussen water en hete verbrandingsgassen gemiddeld geringer zal zijn waardoor dus een kleinere warmtestroom van gas naar water ontstaat. Maak je calorimeter bijna leeg, en de wand van je calorimeter wordt gloeiend heet en op den duur bijna net zo heet als het rookgas dat er langsstroomt waardoor er dus nauwelijks meer warmteoverdracht optreedt.

Zou je dit ng eens willen uitleggen alsjeblieft

[Jan van de Velde]

Overdracht van warmte gaat sneller indien het temperatuursverschil tussen twee voorwerpen (of, zoals hier, tussen een hoeveelheid gas en een wand van vaste stof) groter is.

warmteoverdracht 777 keer bekeken

Hierboven zomaar een versimpelde situatie: in een ruimte bij kamertemperatuur (20°C) staat een klein vlammetje onder een pannetje, rookgas dat uit de vlam komt heeft aanvankelijk een temperatuur van 500°C. De wand er direct boven is in innig contact met water van 20°C en zal zelf dus ook niet erg warm worden. Groot temperatuursverschil, goede overdracht, we zien naar de rand van de pan toe de temperatuur van het rookgas dan ook snel zakken.

Eenmaal voorbij het wateroppervlak zit er achter de wand nog slechts lucht, de wand bereikt dus snel een temperatuur die dicht tegen die van het rookgas aan zit. Gering temperatuursverschil, de warmteoverdracht verloopt traag, en de temperatuur van het rookgas daalt daarom niet snel.

uiteindelijk gaat er rookgas van 100°C de wijde wereld in. Als álle door het vlammetje toegevoegde warmte eruit gehaald had kunnen worden was dat weer terug 20°C (ruimtetemperatuur) geweest.

In dit gevalletje, schoorsteenverlies = warmtecapaciteit lucht x massa wegstromende lucht x (100-20) .

Eigenlijk, in dit geval gaat er 80/480 ofwel 16% van de warmte "verloren" als schoorsteenverlies.

Vul in gedachten het pannetje tot de rand en redeneer in gelijke trant. Je hoeft het niet eens in getallen uit te drukken (die van mij zijn ook maar uit de lucht gegrepen) maar wordt eht schoorsteenverlies dan groter, kleiner of gebeurt er niks?

Wat de werkelijke cijfers voor jouw pannetje zouden kunnen zijn is overigens ieders gok.

Stel nu dat je de hoeveelheid water in het pannetje duidelijk vermindert. Op afzienbare tijd zou de temperatuur van het water stijgen naar bijvoorbeeld 30°C. Wat betekent dat voor de warmte-overdracht naar het pannetje, en wát dus voor de temperatuur van het rookgas aan de rand van de pan, en wat dus voor het schoorsteenverlies?

[habilis5]

Nu begrijp ik het

Bedankt voor de hulp

[jdeg]

Ik heb toevallig net eergisteren een practicum voor mijn profielwerkstuk gedaan dat opvallend veel op dit practicum lijkt.

De begintemperatuur van het water en de hoeveelheid water zouden per meting wel kunnen verschillen, maar het is praktischer om ze gewoon hetzelfde te houden.

Stel, je hebt de formule Q = c . m . delta T. Je wilt Q weten. De c is voor alle metingen hetzelfde als je bij alle metingen water gebruikt. Als je ook in alle metingen met dezelfde hoeveelheid water begint, blijft m ook voor iedere meting hetzelfde.

In dat geval is het verschil tussen de uitkomsten van Q bij je verschillende metingen recht evenredig met het verschil tussen de uitkomsten van delta T bij je verschillende metingen. Wat ik daarmee bedoel, is dat als de delta T bij de ene meting twee keer zo groot is als bij de andere meting, dat de gevonden warmte Q bij die meting ook twee keer zo groot is.

Als je de originele waarden (bijvoorbeeld uit Binas) bij de proef bij je hebt, merk je sneller of je toevallig een fout maakt, bijvoorbeeld doordat de temperatuur niet hard genoeg gestegen is.

Tip: als je je water wilt isoleren, kun je de erlenmeyer (of het bekerglas of wat dan ook) waar het inzit, in aluminiumfolie verpakken. Dat werkte bij mijn proef goed. Door een goede isolatie komt je verbrandingswarmte dichter bij die uit Binas.