Vraag 8Kampeerbrander op hout

Tijdens een kampeervakantie wordt vaak gekookt op een brander met een gasblikje. Zie figuur 1. figuur 1 Omdat gasblikjes niet overal verkrijgbaar zijn, willen Jos en Martijn voor hun profielwerkstuk een brander ontwerpen die op hout werkt. Met deze brander moet ook een telefoon opgeladen kunnen worden. Ze stellen een programma van eisen op waar hun brander aan moet voldoen. Enkele eisen zijn: 1 Het rendement voor water koken moet hoger zijn dan 40% . 2 De brander moet een elektrische spanning kunnen opwekken van 5,0 V voor het opladen van een telefoon. 3 Er moet zichtbaar gemaakt worden of de spanning hoog genoeg is om de telefoon op te laden. 4 De telefoon moet volledig kunnen opladen tijdens het koken van een maaltijd. Ze bouwen een brander die hout verbrandt en koken daarmee water om de eerste eis te controleren. Om 400 gram water van 10 °C aan de kook te brengen, hebben ze 18 gram hout nodig.

Als spanningsbron gebruiken ze een zogenaamd peltier-element. Een peltier-element levert een elektrische spanning U als er een pelt temperatuurverschil is tussen de twee zijden van het element. Jos en Martijn verwarmen de ene kant met het vuur en koelen de andere kant met een ventilator. Aan beide zijdes van het peltier-element zijn warmtegeleiders van metaal bevestigd. Zie figuur 2. figuur 2 De warmtegeleiders moeten zo snel mogelijk warmte geleiden naar en van het peltier-element.

De spanning U is afhankelijk van het temperatuurverschil tussen beide pelt zijdes van het element. Bij benadering geldt: U = C Δ T pelt Hierin is: − U de opgewekte spanning; pelt − C een constante; − Δ T het temperatuurverschil.

Jos en Martijn meten de temperatuur aan beide zijdes van het peltier-element. Deze is 160 °C voor de verwarmde zijde en 63 °C voor de gekoelde zijde. Het peltier-element levert dan een spanning U pelt van 2,8 V . Om hun telefoon te kunnen opladen, is echter een spanning van 5,0 V nodig.

Bereken het temperatuurverschil dat nodig is om een U pelt van 5,0 V op te wekken.