sciencetalk

Hoe kan ik berekenen welke weerstand ik nodig heb om een blok inox van +/- 270mm x 50mm x 50mm op te warmen tot +/- 120°C in een bepaalde tijd (60 minuten)?
 
De weerstanden zouden in de blok gemonteerd worden.
 
Wat als ik een blok aluminium wil opwarmen?
 
Het maakt ook een verschil als we de weerstanden niet in de blok, maar tegen de blok monteren?
 
dank bij voorbaat voor de hulp

Je kan hiervoor (nog) geen weerstand berekenen, je moet eerst de benodigde energie weten:
 
De soortelijke warmte van rvs is 480 J/kg.K
De dichtheid van rvs is 7,9 kg/dm³
Jouw blok weegt dus: 2,7 * 0,5 * 0,5 * 7,9 = 5,33 kg
Voor iedere graad temperatuurstijging is dus 480 * 5,33 = 2558 J nodig.
Bij een omgevingstemperatuur van 20 graden, is er voor 120 graden dus ongeveer 255800 J nodig.
1 J = 1 W.s,  255800/3600 = 71 W.h
Een uur lang met 71 Watt opwarmen is dus minimaal noodzakelijk om dat blok van 20 naar 120 graden te brengen.
 
Welke weerstand daar bij hoort is afhankelijk van de spanning over de weerstand. Is die spanning bijvoorbeeld 12 volt, dan heb je een weerstand nodig van ongeveer 2 Ohm (72 Watt / 12 V = 6 A en 12 V / 6 A = 2 Ohm).
 
Maar, dit is een absolute ondergrens. Het blok zal ook warmte verliezen door uitstraling en door geleiding. Als het blok perfect geïsoleerd zou zijn, en niet vast zit aan andere geleidende onderdelen kom je op die 72 Watt gedurende een uur uit. Perfecte isolatie bestaat echter niet, en het is dus altijd meer. Als het blok in open verbinding staat met de lucht, matig geïsoleerd is, warmte verliest in aan het blok rakende materialen wordt het (veel) meer dan 72 Watt. Hoeveel meer valt niet te zeggen zonder extra gegevens over de omgeving en de isolatie.
 
In het blok monteren is het beste.
 
De soortelijke warmte van aluminium is 880 J/kg.K, en de dichtheid ongeveer 2,7 kg/dm³ hiermee zou je het nu zelf moeten kunnen berekenen.