Leerdoel 3 - energieomzettingen - 3A3

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Leerdoel 3

energieomzettingen

Lesplanning:

1. Planning toets
2. Herhaling energieomzettingen + uitleg zwaarte-energie
3. Verder werken aan leerdoel 3
4. Proef: Arbeid op school &
   Je eigen vermogen 
5. Afsluiting

§5.1 Energieomzettingen

Aan het einde van deze paragraaf  ...

• Kan je energieomzettingen in een energiestroomdiagram weergeven;
• weet je wat het rendement is;
• kan je rekenen met het vermogen en het rendement van een apparaat.

Week	Inhoud les
10	§5.1
11	Lille
12	herhaling
13	CP §4.1, §4.2 en §5.1 Eierproef - testen
15	Eierproef - verslag

Welke energieomzetting vindt er plaats bij verbranding van hout?

Welke energieomzetting vindt er plaats bij verbranding van hout?

1. Warmte in Licht
2. Kernenergie in warmte
3. Chemische energie in warmte
4. Chemische energie in stralingsenergie en warmte

Welke energieomzetting geldt bij windmolens?

1. Straling - Elektrisch - Beweging
2. Beweging - Elektrisch
3. Beweging - Straling
4. Chemisch - Beweging

Een LED-lamp met een vermogen van 12W staat 2 uur lang aan. Het rendement van een led-lamp is 48%.
Hoeveel energie is door de LED-lamp omgezet in licht.

1. 0,01152 kWh
2. 0,024 kWh
3. 41472 J
4. 180 000 J

Gegeven:
P = 12 W

t = 2 h = 7200 s

 η = 48 %

Oplossing

E = P * t 

E = 12 * 7200 = 86400

η=​E​tot​​​​E​nut​​​​⋅100

48=​86400​​E​nut​​​​⋅100

0,48=​86400​​E​nut​​​​

E​nut​​=86400⋅0,48

E​nut​​=41472J

Zwaarte-energie

%

E​z​​=m⋅g⋅h

E​z​​(J)=m(kg)⋅9,81⋅h(m)

Voorbeeldopgave

James Watt bepaalde dat een paard, dat een minuut lang trok, een voorwerp met een massa van 115 kg ongeveer 39 m omhoog kon trekken. Het geleverde vermogen hierbij noemde hij 1 pk. Bereken met hoeveel watt 1 pk overeenkomt.

• P = ... W
• E = P * t --> P = E / t
• P (W) = E (J) / t (s)
  
  
• E = Ez 
  
• Ez = m * g * h = 115 * 9,81 * 39
          = 43997,9 J
  
  
• P = E / t = 43997,9 / 60 = 733 W
  
  
• 1 pk komt overeen met 733 W

Een lift heeft een rendement van 28%. De lift heeft een massa van 400 kg en gaat in 8 seconden
9 meter omhoog. Bereken de nuttige energie die de motor van de lift levert.

1. Enut = 8 * 9 = 72 J
2. Enut = 400 * 9,81 * 9 * 0,28 = 9,9 kJ
3. Enut = 400 * 9 * 0,28 = 1,0 kJ
4. Enut = 400*9,81*9 = 35 kJ

Vraag

Een lift heeft een rendement van 28%. De lift heeft een massa van 400 kg en gaat in 8 seconden 

9 meter omhoog. Bereken de nuttige energie die de motor van de lift levert. 

Oplossing

• Enut = Ez
• Ez = m * g * h
• Ez = 400 * 9,81 * 9 
• Ez = 35316 J
• Ez = 35 kJ 

Een lift heeft een rendement van 28%. De lift heeft een massa van 400 kg en gaat in 8 seconden 9 meter omhoog.
Bereken het totale vermogen van de lift.
Tip: Ez = 35316 J

Tip

Bereken eerst de totale energie met het rendement en de nuttige energie.

Gegevens
η = 28%

m= 400 kg 

t = 8 s

h = 9 meter 

P_totaal = ?

Tip: Ez = 35316 J

Gegevens
Een lift heeft een rendement van 28%. De lift heeft een massa van 400 kg en gaat in 8 seconden 9 meter omhoog. 

Bereken het vermogen van de motor van de lift.

Tip: Ez = 35316 J

Oplossing 1

• 28 = 35316 / E_tot * 100%
• 0,28 = 35316 / E_tot
• E_tot = 35316 / 0,28 = 126128 J
• E (J) = P (W) * t (s)
    P = E / t = 126128 / 8 = 15766 W 
  
• P = 16 kW

η=​E​totaal​​​​E​nuttig​​​​⋅100

Gegevens
Een lift heeft een rendement van 28%. De lift heeft een massa van 400 kg en gaat in 8 seconden 9 meter omhoog. 

Bereken het vermogen van de lift.

Tip: Ez = 35316 J

Oplossing 2

• E (J) = P (W) * t (s) 
  P_nut = E_nut / t = 35316/ 8 = 4414 W 
  
  
  
  
• 28 = 4414 / P_tot * 100%
• 0,28 = 4414 / P_tot
• _Ptot = 4414 / 0,28 = 15766 W
• P = 16 kW

η=​P​totaal​​​​P​nuttig​​​​⋅100

Aan de slag  

met leerdoel 3 volgens de studiewijzer.

Werk vanuit het papieren boek.

Noteer de berekeningen in je schrift.  

Je rent de trap op.

Welke energie-omzetting vindt er plaats?

Proef 1

arbeid op
school

p. 139

Proef 2 - Je eigen vermogen

1. Ren zo snel mogelijk één verdieping omhoog (h = 4,4 m) op de trap. Meet hoelang je hierover doet. t = ... s
2. Weeg je massa m.b.v. de weegschaal.
   m = ... kg
3. Bereken het mechanisch vermogen dat je hebt geleverd. Ga uit van een ideale situatie, rendement van 100%.
   P = ... kW

Tip

Bij een rendement van 100% geldt dat de zwaarte-energie gelijk is aan de totale energie die je levert. 

Energie boterham
= 550 kJ

Overzicht

• Vermogen - Energie per seconde
    E = P * t
• Rendement
  n = E_nut/E_tot * 100%           n = P_nut/P_tot * 100%     
• Zwaarte-energie
   Ez = m * g * h 

      Ez = m(kg) * 9,81 * h

De eierproef

classroom