H3.5, 3.6 en 3.7 Energie om arbeid te verrichten, Warmte en rendement en Vermogen

Hoofdstuk 3 Paragaaf 5

Energie om arbeid te verrichten.

1 / 28

Slide 1: Slide

NatuurkundeMiddelbare schoolvwoLeerjaar 4

This lesson contains 28 slides, with interactive quizzes, text slides and 1 video.

Lesson duration is: 45 min

Items in this lesson

Hoofdstuk 3 Paragaaf 5

Energie om arbeid te verrichten.

Slide 1 - Slide

Paragraaf 5

Energie om arbeid te verrichten

Slide 2 - Slide

Welke vorm van energie gebruikt de auto?

Slide 3 - Open question

auto

Chemische energie: benzine en brandstof
elektrische energie

Slide 4 - Slide

teken een energiestroomdiagram voor een auto, lift en een mens

Slide 5 - Slide

Energie-stroom diagram

Niet alle energie wordt nuttig gebruikt!

Slide 6 - Slide

Chemische energie

Massa:

Volume:

E^{​ c h ​ ​} = r^{​ v ​ ​} \cdot V

E^{​ c h ​ ​} = r^{​ m ​ ​} \cdot m

E_ch: Chemische energie (J)

r_v: Stookwaarde (J/m³)

V: Volume (m³)

E_ch: Chemische energie (J)

r_m: Stookwaarde (J/kg)

m: massa (kg)

Slide 7 - Slide

Stookwaarde

Hoeveel chemische energie zit er in een kilo brandstof?

hout

aardgas 32 MJ/m³

waterstof

benzine

Slide 8 - Slide

Stookwaarden

Brandstoffen hebben stookwaarden, een waarde die aangeeft hoeveel chemische energie er per kilo of volume in
de brandstof zit en
wordt gegenereerd
bij verbranding.

Die waarden staan
in BINAS T28B.

Slide 9 - Slide

Stookwaarden met massa

De chemische energie kan worden berekend met een stookwaarde r_m wanneer je de eenheid J/kg of kWh/kg gebruikt. Omdat er .../kg staat, gaat het voornamelijk om stoffen in vaste vorm. In formulevorm:

waarin:
   = chemische energie      in J
         = stookwaarde                 in J/kg
         = massa                                 in kg

E^{​ c h ​ ​} = r^{​ m ​ ​} m

m

r^{​ m ​ ​}

E^{​ c h ​ ​}

Slide 10 - Slide

Stookwaarden met volume

De chemische energie kan ook worden berekend met een stookwaarde r_v wanneer je de eenheid J/m³ of kWh/m³ gebruikt. Omdat er .../m³ staat, gaat het voornamelijk om stoffen in vloeibare en gas- vorm. In formulevorm:

waarin:
   = chemische energie      in J
         = stookwaarde                 in J/m³
         = volume                                in m³

E^{​ c h ​ ​} = r^{​ v ​ ​} V

V

r^{​ v ​ ​}

E^{​ c h ​ ​}

Slide 11 - Slide

Hoe komt een sporter aan energie?

Slide 12 - Open question

Chemische energie

Bijvoorbeeld uit voeding of brandstof

Slide 13 - Slide

Elektrische energie

Elektrisch vermogen:

Elektrische energie:

Combineren:

P^{​ e l ​ ​} = U \cdot I

E^{​ e l ​ ​} = P \cdot t

E^{​ e l ​ ​} = U \cdot I \cdot t

P: Vermogen (W) (J/s)

E: Energie (J)

U: Spanning (V)

I: Stroomsterkte (A)

t: tijd (s)

Slide 14 - Slide

Energie formules

W = F * S
Ez = m * g * h
Ek = 1/2 * m * v²

Slide 15 - Slide

maak nu vraag 43, 44, 45

Slide 16 - Slide

Slide 17 - Video

De wrijvingskrachten verrichten arbeid. In welke energievorm wordt de energie dan omgezet?

Kracht

Kinetische

Warmte

Zwaarte

Slide 18 - Quiz

Er gaat energie verloren door de wrijvingskracht. Deze energie wordt omgezet in warmte.

Warmte door wrijvingskracht:

Q = F^{​ w ​ ​} \cdot s

Q: Warmte (J)

Fw: Wrijvingskracht (N)

s: afstand (m)

Slide 19 - Slide

Er gaat dus energie 'verloren'.

Je kan het rendement nu uitrekenen.

Rendement:

η = \frac{​ E ^{​ N u t t i g ​ ​} ​ ​}{​ E ^{​ i n ​ ​} ​} \cdot 100

η: Rendement

Enuttig: Nuttig gebruikte energie (J)

Ein: Totale energie (J)

Slide 20 - Slide

η = \frac{​ E ^{​ N u t t i g ​ ​} ​ ​}{​ E ^{​ i n ​ ​} ​} \cdot 100

η: Rendement

Pnuttig: Nuttig gebruikte vermogen (W)(J/s)

Pin: Totale vermogen (W)(J/s)

E = P \cdot t

}

η = \frac{​ P ^{​ N u t t i g ​ ​} \cdot t ​ ​}{​ P ^{​ i n ​ ​} \cdot t ​} \cdot 100

Slide 21 - Slide

η = \frac{​ E ^{​ N u t t i g ​ ​} ​ ​}{​ E ^{​ i n ​ ​} ​} \cdot 100

η: Rendement

Pnuttig: Nuttig gebruikte vermogen (W)(J/s)

Pin: Totale vermogen (W)(J/s)

E = P \cdot t

}

η = \frac{​ P ^{​ N u t t i g ​ ​} ​ ​}{​ P ^{​ i n ​ ​} ​} \cdot 100

Slide 22 - Slide

Paragraaf 7

Vermogen

Slide 23 - Slide

Vermogen, P

Energie die iets per seconde levert

P = \frac{​ W ​ ​}{​ t ​}

P: Vermogen (W) (J/s)

W: Arbeid (J)

t: tijd (s)

Slide 24 - Slide

Vermogen, P

Energie die iets per seconde levert

P = \frac{​ W ​ ​}{​ t ​}

P: Vermogen (W) (J/s)

W: Arbeid (J)

t: tijd (s)

W = F \cdot s

}

P = \frac{​ F \cdot s ​ ​}{​ t ​}

F: Kracht (N)

s: afstand (m)

Slide 25 - Slide

Vermogen, P

Energie die iets per seconde levert

P = \frac{​ W ​ ​}{​ t ​}

P: Vermogen (W) (J/s)

W: Arbeid (J)

t: tijd (s)

W = F \cdot s

}

P = \frac{​ F \cdot s ​ ​}{​ t ​} = F \cdot v

F: Kracht (N)

s: afstand (m)

v: gemiddelde snelheid (m/s)

Slide 26 - Slide

Stel je rijdt in een auto waar alleen luchtwrijving op werkt (dus geen rolwrijving). Op een bepaald moment ga je 2 keer zo hard rijden hoeveel keer meer vermogen moet de auto dan leveren?
Gebruik

P = F^{​ w, l ​ ​} \cdot v

Slide 27 - Quiz

Oefenen voor de volgende les:

Par 6: 50

Par 7: 56

Slide 28 - Slide