Rendement van een Joulemeter

Rendement van een Joulemeter(geïssoleerd bakje).

1. Oriëntatie:
Onderzoeksvraag:
Wat is het rendement van het bakje?
Hypothese:
Wij denken dat het rendement rond de 80% zit want het bakje ziet er heel goed geïsoleerd uit. Het enige waaraan warmte verloren gaat is het gaatje in het deksel, en natuurlijk aan het bakje en de thermometer.

2. Planning:
Grootheden die gemeten gaan worden:
-begintemperatuur,
-eindtemperatuur,
-hoeveelheid stroom,
-hoeveelheid spanning,
-hoeveelheid water,
-de tijd.
De tijd en de temperatuur mogen veranderen.
De hoeveelheid water mag je absoluut niet veranderen voor een nauwkeurig meetresultaat want dan laat je de temperatuur zakken of stijgen en je veranderd de massa van het water.
De hoeveelheid stroom en spanning mag je ook niet veranderen want dan stijgt de temperatuur veel te snel of veel minder snel.
Materiaal:
-Voedingskast.
-Snoertjes.
-Maatcilinder.
-Weegschaal.
-Thermometer.
-Verwarmingselement.
-Joule meter.
-Volt meter.
-Ampère meter.
-Stopwatch.
-200 gram demi-water.
Onderzoeksplan: Hoe gaan we te werk?
Þ We beginnen met het maken van de opstelling.
Þ Stopwatch op 0 en de meting kan beginnen.
Þ Ampère meter op 2 ampère.
Þ Voltmeter op 100 Volt.
Þ We laten de opstelling controleren.
Þ Vervolgens zetten we het bakje op de weegschaal en zetten de weegschaal weer op nul. We gaan er net zoveel water in doen totdat het 200 gram is.
Þ We meten vervolgens de begintemperatuur.
Þ We drukken op de stopwatch terwijl we de stroom aan zetten. We gaan 10 minuten meten.
Þ We lezen de ampère meter en de volt meter af.
Þ Eindtemperatuur meten.
Þ Daarna gaan we alle gegevens gebruiken in de formules en daarna het rendement berekenen.

3. Uitvoering:
De meetresultaten:
U= 26,2 V.
I= 1,72 A.
Tb= 19°C.
Te= 42°C.
m= 200g= 0,200 kg.
t= 60*10= 600 s.
De uitvoering:
Onze uitvoering is precies volgens onze planning verlopen. We hebben natuurlijk wel onze opstelling laten controleren of deze juist was en dat was hij. We hebben de meting ook nauwkeurig uitgevoerd dus hebben wij hem niet opnieuw gedaan omdat we tevreden waren met onze resultaten.

4. Controle:
Controle:
De informatie die we verzameld hebben is compleet, met deze resultaten kunnen we onze onderzoeksvraag beantwoorden. We hebben genoeg gegevens om het rendement van het bakje te berekenen.
Verwerken:
De formules die we gaan gebruiken zijn:
Þ Ee= U*I*t
Þ Q= c*m* ΔT.
Þ ŋ= (Enut/Ein)*100%
U= 26,2 V.
I= 1,72 A.
Tb= 19°C.
Te= 42°C.
ΔT= 42-19= 23°C.
m= 200g= 0,200 kg.
t= 60*10= 600 s.
Ee= U*I*t.
U= 26,2 V. I=1,72 A. t= 600 s.
26,2*1,72*600= 27039,4 J= 270*10^2 J.
Q= c*m* ΔT.
cwater= 4,18*10^3 J/Kg. m= 0,2 Kg.
4,18*10^3*0,200*23= 19228 J= 19*10^3 J
ŋ= (Enut/Ein)*100%
ŋ= (19228/27038,4)*100%= 71%
Conclusie: het rendement van het bakje is 71%.
Onze hypothese was dat het rendement van het bakje 80% was dus we zaten er niet enorm ver naast.

Wij vonden dat wij de opdracht goed hadden uitgevoerd, we hebben voldoende gegevens verzameld en die in de formules ingevuld. We denken alleen dat we de volgende keer nog iets nauwkeuriger te werk gaan en dan elke halve minuut kijken hoeveel graden de temperatuur is gestegen. Dan kunnen we een grafiek met tijd en temperatuur maken en kijken hoe snel deze stijgt. Misschien doen we de proef nog wel langer, bijvoorbeeld 20 minuten, want dan kun je kijken of het rendement lager is als de temperatuur hoger is.