Overal 3 vwo 5.1 energieomzettingen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

Energie en duurzaamheid

Inhoud

Terugblik toetsweek

Planning

Leerdoelen 5.1

instructie incl. vragen (boek)

Terugblik toetsweek

Planning

Deze week

          Paragraaf 5.1: Energieomzettingen

Week van 3 februari

          Paragraaf 5.2: Energiegebruik thuis

Week van 10 Februari

          Paragraaf 5.3: Opwekken van energie

Week van 17 Februari:

          Toets hoofdstuk 5 (incl. paragraaf 5.4, deze zit in andere lessen + zelf)

Waar denk je aan bij het woord:
Energie-omzetting

Leerdoelen 5.1: Energieomzettingen

Je kunt aan het einde van deze paragraaf:

-    Uitleggen dat energie niet verloren gaat, maar overgaat van de ene vorm          naar de andere

-    Energieomzettingen in een energiestroomdiagram weergeven

-    Energie uitrekenen met behulp van het vermogen

-    Zwaarte-energie uitrekenen met behulp van de formule E = m x g x h

-    Rendement uitrekenen van een energieomzetting

-    Energie omrekenen van kWh naar Joule en andersom

5.1 Energieomzettingen

Deze zonneauto doet mee aan de Solar challenge .

Een race van 2300 km waarbij optimale energieomzettingen een rol spelen.

Waar haalt deze auto zijn energie vandaan om te rijden.

Welke vormen van energie ken je ?

energievormen

Bij een energieomzetting zet je de ene energievorm over in een andere energievorm.

Voorbeelden van energievormen zijn.

-     Elektrische energie

-     Chemische energie

-     Stralingsenergie

-     Kernenergie

-     Warmte

energiestroomdiagram

De energieomzetting van een elektromotor.

Welke energieomzetting heb je in een zonnepaneel?

1. Elektrische energie in licht en warmte
2. Warmte in licht en elektrische energie
3. Licht in elektrische energie en warmte
4. Licht in chemische energie en elektrische energie

Zwaarte- energie

Een bijzondere vorm van energie is de zwaarte-energie

Energie die tijdelijk opgeslagen zit in een object op een bepaalde hoogte

Als ergens energie in wordt gestopt om het omhoog tee brengen, dan kan diezelfde energie gebruikt worden voor het dalen

Zwaarte- energie

Formule voor zwaarte-energie

Rangschik op volgorde van zwaarte-energie van groot naar klein

Een heiblok van 1500kg wordt 6,0 m omhoog gehesen.
Bereken de zwaarte-energie.

Jayden (m= 55 kg) rent in 4,4 sec de trap op. Ze krijgt hierdoor 8,1 kJ aan zwaarte-energie

Welke vorm van energie-omzetting vind hier plaats?

1. Bewegingsenergie naar warmte-energie
2. Chemische energie naar bewegingsenergie
3. Bewegingsenergie naar zwaarte energie
4. Chemische energie naar zwaarte energie

Jayden (m= 55 kg) rent in 4,4 sec de trap op. Ze krijgt hierdoor 8,1 kJ aan zwaarte-energie
Bereken het vermogen dat Jayden met haar lichaam levert.

Jayden (m= 55 kg) rent in 4,4 sec de trap op. Ze krijgt hierdoor 8,1 kJ aan zwaarte-energie
Hoeveel hoger is ze gekomen?

Energie en vermogen

Vermogen is de hoeveelheid energie die een apparaat in één seconde omzet .

Het energieverbruik bereken je uit het vermogen en

de tijdsduur.

Energieverbruik berekenen

E de energie in kilowattuur (kWh) of joule (J)

P het vermogen in kilowatt (kW)of joule per seconde (J/s)

t de tijd in uur (h) of seconde (s).

Formule voor het berekenen van het energieverbruik:

E = P x t

omrekenen kWh naar J.

(3,6 x10⁶ J)

Omrekenen van kilowattuur (kWh)naar joule (J).

1J=​3600000​​1​​kWh

1kWh=3600000J

voorbeeldvraag

Een elektrische auto met een massa van 1250 kg heeft een vermogen van 16 kW en rijd hiermee 15 minuten bergop.

a. bereken in J en kWh de hoeveelheid elektrische

     energie die de motor heeft omgezet.

voorbeeldvraag: antwoord

Gegeven: vermogen P = 16 kW

                 tijd 15 minuten = 15/60 = 0,25 uur

Een elektrische auto met een massa van 1250 kg heeft een vermogen van 16 kW en rijd hiermee 15 minuten bergop.

a. bereken in J en kWh de hoeveelheid elektrische

     energie die de motor heeft omgezet.

formule: E = P x t

Berekening: E = 16 x 0,25 = 4,0 kWh

                    E = 4 x 3.600.000 = 14.000.000J = 14.4 MJ

E is het symbool voor?

1. Hoeveelheid verbruikte energie
2. Spanning
3. Weerstand
4. Vermogen

P is het symbool voor?

1. Hoeveelheid verbruikte energie
2. Spanning
3. Weerstand
4. Vermogen

Zet de onderdelen van de formule op de juiste plek

E

P

t

. Een wasmachine van 1000W staat 1uur en 30min aan. Bereken het energieverbruik in kWh.

1. Energie = 1000 : 1.5 = 666.7 kWh
2. Energie = 1000 x 1.5 = 1500 kWh
3. Energie = 1 x 1.5 = 1.5 kWh
4. Energie = 1 x 1.30 = 1.3 kWh

Nadat je thuiskomt van school om 16:00 kijk je 2 uur tv. Je tv heeft een vermogen van 350 W. Hoeveel energie heb je verbruikt in deze tijd? Geef je antwoord in kWh.

Gloeilamp

Auto

Waterkoker

Led-lamp

Zonnepaneel

Grootheid	Symbool	Eenheid	Afkorting
Energie
	P
		seconde
Rendement

η

Procent

%

E

Joule 

J

Vermogen

Watt

W

Tijd

t

s

Rendement

Rendement van verschillende lampen

Het rendement is dat deel van de energie dat wordt omgezet in nuttige energie.

Bij de gloeilamp wordt slechts 5% van de elektrische energie omgezet in licht, 95% wordt omgezet in niet-nuttige energie (warmte).

Berekenen van het rendement

ɳ het rendement in %

Enuttig de energie die nuttig wordt gebruikt in joule (J)

Etotaal de energie die in totaal wordt gebruikt in joule (J)

Pnuttig het vermogen dat nuttig wordt gebruikt in watt (W)

Ptotaal het totale vermogen dat wordt gebruikt in watt (W)

Wet van behoud van energie

Nuttige en niet nuttige energie samen is evenveel als de totaal gebruikte energie.

Energie kun je alleen van de ene in een andere vorm omzetten.

Energie gaat nooit verloren.

30%

70%

100 %

apparaat

voorbeeldvraag

Een gloeilamp heeft een vermogen van 50 W en staat 2 uur aan. Het rendement van de lamp is 7,0 %

Bereken hoeveel nuttige stralingsenergie ontstaat.

voorbeeldvraag

Gegeven:    vermogen P = 50W

                    tijd t = 2 uur (2 x 3600) = 7200 s

Een gloeilamp heeft een vermogen van 50 W en staat 2 uur aan. Het rendement van de lamp is 7,0 %

Bereken hoeveel nuttige stralingsenergie ontstaat.

Berekening van het energieverbruik in joule.

Formule :    E = P.t 

Berekening: E = 50 x 7,200 = 360.000 J 

voorbeeldvraag

Gegeven:    N = 7%         Etotaal = 360.000 J

Een gloeilamp heeft een vermogen van 50 W en staat 2 uur aan. Het rendement van de lamp is 7,0 %

Bereken hoeveel nuttige stralingsenergie ontstaat.

Berekening van het rendement

Formule :   N = Enuttig/Etotaal x 100%

Berekening: Enuttig = 7,0 x 360.000/100= 25200J

Wat wordt er bedoeld met het rendement van een energie-omzetting?

1. Hoeveel winst je ermee maakt
2. Hoe zuinig het apparaat is
3. Hoeveel verlies aan energie er optreedt
4. Hoeveel procent nuttige energie het oplevert

Energiestroomdiagram van een elektriciteitscentrale

E (gebruikt)

apparaat

niet-nuttige energie

nuttige energie

Wat is de nuttige energie van deze centrale?

1. chemische energie
2. elektrische energie
3. warmte
4. straling

Wat is de nuttige energie van dit apparaat?

1. chemische energie
2. stralingsenergie
3. bewegingsenergie
4. elektrische energie

Wat gebeurt er met het rendement als de niet-nuttige energie groter wordt en de nuttige energie kleiner?

1. Rendement blijft gelijk
2. Rendement wordt kleiner
3. Rendement wordt groter
4. Kan je niets over zeggen

Wat is de nuttige energie van dit apparaat?

1. warmte
2. lichtenergie
3. bewegingsenergie
4. chemische energie

E(nuttig )	E ( totaal )	Rendement
180	200
30	120
42		84
15		25
	80	20
	55	60

33

35

60

400

90

400

50

111

3,125

25

91,6

16

In je kamer staat een lamp met daarin een gloeilamp. Deze gloeilamp zet van elke 150 J die aangevoerd wordt 10 J om naar licht, de rest wordt omgezet naar warmte. Wat is het rendement van de gloeilamp?

1. 15%
2. 6,67%
3. 3,33%
4. 0,667%

Wat is de opgenomen energie van deze windmolen? (energie die erin gaat)

1. warmte
2. elektrische energie
3. bewegingsenergie
4. chemische energie

Een zonnepaneel vangt zonlicht op en produceert 300 Watt aan elektrisch vermogen. 900 Watt van het zonlicht wordt niet omgezet in elektrische energie. Wat is het rendement?

1. 25%
2. 33%
3. 300%
4. 10%

Je hebt een elektrische auto met een gemiddeld energiegebruik van 0,2 kWh/km. Je rijd per jaar 15.000 km.
Bereken de hoeveelheid energie die in die tijd is omgezet
Eerst in kWh, daarna in J

Je hebt een elektrische auto met een gemiddeld energiegebruik van 0,2 kWh/km. Je rijd per jaar 15.000 km.
daar is 3000 kWh voor nodig
Het rendement van de auto is 60 %
Hoeveel energie is omgezet naar bewegingsenergie?

Je hebt een elektrische auto met een gemiddeld energiegebruik van 0,2 kWh/km. Je rijd per jaar 15.000 km.
1800 kWh is voor de beweging nodig
Je rijdt gemiddeld 50 km/h
Bereken het gemiddelde totale vermogen die de motor heeft moeten leveren

Leerdoelen 5.1: Energieomzettingen

Je kunt aan het einde van deze paragraaf:

-    Uitleggen dat energie niet verloren gaat, maar overgaat van de ene vorm          naar de andere

-    Energieomzettingen in een energiestroomdiagram weergeven

-    Energie uitrekenen met behulp van het vermogen

-    Rendement uitrekenen van een energieomzetting

-    Energie omrekenen van kWh naar Joule en andersom

Vragen nodig om onderwerp goed te begrijpen !

1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10 en 11

Vragen nodig om onderwerp goed te begrijpen !

1, 3, 4, 6, 7, 8, 11 en 14

Al gemaakt in deze lesson-up:

1, 3, 4, 6, 8 en 11

Dus nog doen:

5, 7,  11