[SK] SK: Vormingswarmte en gram

[SKistroep]

Beste iedereen,

Ik heb een SK opdracht gekregen maar ben er nog niet uit hoe ik te pas moet gaan. Misschien weet iemand hierop te antwoorden? Dat zou heel fijn zijn!

Bereken hoeveel gram ijzer(III)oxide en aluminium je minimaal moet mengen om dmv thermietreactie voldoende energie te produceren om een slot door te smelten.

Het slot is van RVS en heeft als afmeting 6,53x5,28x1,43 cm
De omgevingstemperatuur is 20 C
De reactievergelijking van thermiet is: Fe2O3 + 2 Al -> Al2O3 + 2 Fe

Ik heb deze opdracht nu al 2 dagen geprobeerd te maken maar kom er maar niet uit

SKistroep schreef:

Beste iedereen,

Ik heb een SK opdracht gekregen maar ben er nog niet uit hoe ik te pas moet gaan. Misschien weet iemand hierop te antwoorden? Dat zou heel fijn zijn!

Bereken hoeveel gram ijzer(III)oxide en aluminium je minimaal moet mengen om dmv thermietreactie voldoende energie te produceren om een slot door te smelten.

Het slot is van RVS en heeft als afmeting 6,53x5,28x1,43 cm
De omgevingstemperatuur is 20 C
De reactievergelijking van thermiet is: Fe2O3 + 2 Al -> Al2O3 + 2 Fe

Ik heb deze opdracht nu al 2 dagen geprobeerd te maken maar kom er maar niet uit

Kleine stapjes!

Eerst moet je weten wat de smelttemperatuur van RVS is.
Je totale temperatuursverandering die je nodig hebt is de smelttemperatuur min de omgevingstemperatuur, dit noemen we dT (in Kelvin).

Daarna moet je de warmtecapaciteit of hoe het ook alweer heet, van vast RVS weten (dus nog niet gesmolten), dit noemen Q (in joules per gram per kelvin, J/(gK)).

Daarna moeten we de massa weten van het stuk RVS, zoek de dichtheid van RVS op, deze noemen we p (rho) in Kg/m3 (Kilogram per kubieke meter). Reken het volume (V) uit en converteer dit naar een getal in de kubieke meters (m3).

Je massa M bereken je gewoon door V x p te doen.

De benodigde energie om een materiaal te verwarmen is:

Q x dT x M

Dit noemen we W voor nu omdat ik niks passends heb.

Neem de totale bindingsenergie voor en na de reactie, dit noemen we Hvoor en Hna, de geproduceerde energie is dan Htotaal = Hna-Hvoor. (indien het min is, koelt het juist de omgeving / neemt het energie op).

deel W door Htotaal. Nu weet je "hoe vaak" de reactie totaal uitgevoerd moet worden, dit noemen we Z, omdat ik ook geen passende letters meer heb.

Hoeveel stof je nodig hebt kan je uitrekenen door: Neem her aantal mol van je molecuul, deel dat door Avogado's getal, vermenigvuldig met Z, en dit deel je nog een keer door het aantal van de molecuul voor de reactie (2 van Al in dit geval, 1 van Fe2O3 in dit geval), dit is hoeveel stof je nodig heb (als je mol/g doet, dan zal de uitkomst aantal grammen stof zijn).

Dit is je einduitkomst. Herhaal voor Fe2O3. klaar.

Dus, waar loop je op vast? Het is simpel =)

P.S. Natuurlijk is dit puur theoretisch en zal je in het echt geen 100% efficiency hebben. Je zult o.a. ook de lucht/omgeving verwarmen waardoor je uiteindelijk meer stof nodig zal hebben, maar het is een best redelijke benadering, en daar gaat je opdracht denk ik over