Vraag 16Kookstenen

In de prehistorie kookten mensen water figuur 1 met behulp van kookstenen. Deze stenen werden in hete as opgewarmd en daarna in een eikenhouten pot met koud water gedaan. Na enige tijd begon het water te koken. Zie figuur 1. Archeologen van de Universiteit Leiden experimenteerden met deze methode. De stenen die zij gebruikten waren van graniet. Met behulp van een infrarood-thermometer kon de temperatuur van zo’n steen in de as bepaald worden omdat een hete steen infraroodstraling uitzendt. Zie figuur 2. figuur 2 De temperatuur van de steen is 384 °C .

In figuur 3 staat een tabel met een aantal stofeigenschappen van materialen die in deze opgave een rol spelen. figuur 3 warmtegeleidings-dichtheid soortelijke warmte coëfficiënt 10 3 kg m −3 W m −1 K −1 10 3 J kg −1 K −1 graniet 2,7 3,5 0,82 basalt 3,0 1 0,88 eikenhout 0,78 0,4 2,4 De steen van graniet heeft een massa van 2,3 kg en een begintemperatuur van 384 °C . De steen koelt af in het water. Door de vrijgekomen energie wordt het water verwarmd van 18 °C tot het kookpunt van 100 °C . Verwaarloos het opwarmen van de houten pot en warmteverlies naar de omgeving.

Het experiment wordt herhaald onder dezelfde omstandigheden. Nu wordt een kooksteen van basalt gebruikt in plaats van de kooksteen van graniet. De begintemperatuur van beide kookstenen is even hoog.

De eikenhouten pot met water verliest in werkelijkheid wel warmte aan de omgeving. De opwarmtijd van een bepaalde hoeveelheid water zal variëren onder verschillende omstandigheden. Op de uitwerkbijlage staat een tabel met vijf verschillende situaties waarin steeds één omstandigheid verschilt. Alle overige omstandigheden blijven gelijk.

Geef in de tabel bij iedere gegeven situatie met een kruisje aan of de opwarmtijd langer of korter wordt.