Paragraaf 4.1 - Warmtebronnen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo t
• Leerjaar 2

4.1 Warmtebronnen

Leerdoelen van paragraaf 4.1

• Je kunt voorbeelden van warmtebronnen geven.  
• Je kunt uitleggen hoe chemische of elektrische energie van een warmtebron wordt omgezet in warmte.  
• Je kunt het verbrandingsschema van aardgas tekenen.  
• Je kunt het verschil tussen volledige en onvolledige verbranding uitleggen.  
• Je kunt uitleggen hoe je een koolstofmono-oxidevergiftiging kunt voorkomen.  

Introductie

Voor allerlei dingen in het dagelijks leven gebruik je warmte. Denk maar aan een warme douche, het strijken van een broek of het föhnen van je haar. Al die warmte komt ergens vandaan.

Warmtebronnen op school en thuis  

 

Als je iets wilt verwarmen, heb je een warmtebron nodig. De gasbrander die je bij proeven op school gebruikt, is zo’n warmtebron. Ook in huis vind je allerlei warmtebronnen, zoals een cv-ketel, een kooktoestel, een oven, een strijkijzer, theelichtjes, enzovoort.

Welke apparaten zijn warmtebronnen?

1. geiser
2. oven
3. theelicht
4. ventilator

Welke warmtebronnen zetten elektrische energie om in warmte?

1. magnetron
2. gasstel
3. houtkachel
4. koffiezetapparaat

In huis moet je regelmatig iets verhitten. Hier gebruik je verschillende apparaten voor.
Welk apparaten zijn bedoeld om te verwarmen? Klik op alle juiste antwoorden.

1. Een fornuis
2. Zonnecellen
3. Een magnetron
4. Een gloeilamp

Elektrische energie

Er zijn warmtebronnen die elektrische energie omzetten in warmte. Denk bijvoorbeeld aan een broodrooster, een waterkoker en een föhn. Elektrische energie kan eenvoudig worden omgezet in warmte (zie figuur ). Als je een elektrische stroom door een geschikt soort draad laat lopen, wordt die draad heet.

Chemische energie

In andere warmtebronnen wordt een brandstof verbrand. In een open haard is de brandstof hout, in een cv-ketel is de brandstof aardgas en in een barbecue is de brandstof houtskool (zie figuur). 

 

De energie in een brandstof noem je chemische energie. Je zet chemische energie om in warmte door de brandstof te verbranden (zie figuur). Hoe meer brandstof wordt verbrand, des te meer warmte er ontstaat.

Chemische warmtebron

- Werkt op een brandstof (vuur)

- Zet chemische energie om in warmte

- Hoe meer brandstof er wordt verbrand, hoe warmer

Bijv: gasfornhuis, haardvuur

Elektrische warmtebron

- Werkt op elektriciteit (stekker of batterijen)

- Zet elektrische energie om in warmte

Bijv: broodrooster, föhn

Centrale verwarming

In de CV-ketel wordt aardgas verbrand. Door de warmte die hierbij ontstaat wordt het water in de warmtewisselaar verwarmd. De pomp zorgt ervoor dat het hete water door de radiatoren in je huis gaat.

De meeste huizen in Nederland worden verwarmd met een centrale verwarmingsketel.
Welke brandstof wordt er in een verwarmingsketel gebruikt?

1. Aardgas
2. Benzine
3. Aardolie
4. Elektriciteit

Door de radiatoren van de centrale verwarming stroomt een warme vloeistof.
Welke vloeistof stroomt er door een radiator?

1. Aardgas
2. Water
3. Benzine

Het water in de centrale verwarming wordt opgewarmd door aardgas te verbranden.
Wat zijn de nadelen van aardgas? Klik op de twee juiste antwoorden.

1. Aardgas is een giftige stof.
2. Als je te veel aardgas uit de grond haalt, kunnen er aardbevingen.
3. Aardgas zit in Nederland niet in de grond.
4. De voorraad aardgas op aarde kan opraken.

Volledige verbranding 

Voor de verbranding van aardgas is zuurstof nodig. Zuurstof zit in de lucht. Om het aardgas goed te verbranden, wordt in de branders van de cv-ketel het aardgas vermengd met lucht. Bij een volledige verbranding ontstaan alleen waterdamp en koolstofdioxide (zie figuur). Deze verbrandingsgassen zijn niet giftig.

Brandstoffen, zoals benzine en aardgas, kun je gemakkelijk in brand steken. Er is nog een tweede stof nodig om iets te kunnen verbranden.
Welke stof is er bij iedere verbranding nodig?

1. Stikstof
2. Zuurstof
3. Koolstofdioxide
4. Helium

Welk gassen ontstaan bij een volledige verbranding van aardgas?

1. zuurstof en Koolstofdioxide
2. roet en Koolstofdioxide
3. waterdamp en Koolstofdioxide

Onvolledige verbranding 

Als er niet genoeg zuurstof wordt toegevoerd, zal het aardgas niet volledig verbranden. In dat geval ontstaat er geen koolstofdioxide, maar roet en koolstofmono-oxide. Hetzelfde gebeurt als je de luchtschijf van je brander dichtdraait. Bij onvolledige verbranding van aardgas zie je altijd een gele vlam. Bij volledige verbranding van aardgas zie je een blauwe vlam.  

Roet kun je zien als een zwarte aanslag. Koolstofmono-oxide kun je niet zien en ook niet ruiken. Het is een zeer giftig gas. Koolstofmono-oxide wordt ook wel koolmonoxide genoemd. Het gebeurt nog wel dat mensen door koolstofmono-oxide om het leven komen .

Welk gas komt vrij bij onvolledige verbranding van aardgas?

1. Koolmono - dioxide
2. aardgas
3. lucht

Koolstofmono-oxidemelder

Om onvolledige verbranding te voorkomen moet je een cv-ketel jaarlijks laten controleren en zo nodig schoonmaken. Ook moet je ervoor zorgen dat er genoeg frisse lucht wordt aangevoerd en dat de verbrandingsgassen gemakkelijk kunnen worden afgevoerd. 

 Om een koolstofmono-oxidevergiftiging te voorkomen kun je een koolstofmono-oxidemelder in je huis plaatsen (zie figuur). Een koolstofmono-oxidemelder geeft een alarm als de hoeveelheid koolstofmono-oxide in de lucht te groot wordt. Hierdoor kan een koolstofmono-oxidemelder een levensbedreigende situatie voorkomen.

Volledige verbranding:

Er is voldoende zuurstof
Je ziet blauwe vlammen
Er ontstaat koolstofdioxide en waterdamp

Onvolledige verbranding:

Er is te weinig zuurstof
Je ziet gele vlammen
Er ontstaat koolstofmono-oxide, roet en waterdamp

Wat is het gevaar van koolstofmono-oxide?

Is de uitspraak juist of onjuist?
Bij een volledige verbranding ontstaan alleen waterdamp en koolstofdioxide.

1. juist
2. onjuist

Is de uitspraak juist of onjuist?
Bij een onvolledige verbranding ontstaan roet en koolstofmono-oxide

1. juist
2. onjuist

Maak de zin kloppend.
De kleur van de vlam
bij een volledige verbranding is...………………………………...

Wanneer kun je een koolmono-oxidevergiftiging oplopen?

1. als al het gas volledig wordt verbrand
2. als er te weinig zuurstof beschikbaar is
3. als je minder gas verbruikt dan normaal
4. als de verbrandingsgassen te snel worden afgevoerd

Welke maatregelen kun je treffen om een onvolledige verbranding in de cv-ketel of geiser te voorkomen?

1. genoeg gas verbranden
2. de cv-ketel en geiser regelmatig laten controleren
3. zorgen van een goede toevoer van frisse lucht
4. zorgen van een goede afvoer van verbrandingsgassen

Opdrachten maken

Wat: lees paragraaf 4.1 en maak de online opdrachten    

Hoe: helemaal stil! muziek mag in!    

Hulp: Geen    

Tijd:  ???? minuten lang    

Huiswerk: opdrachten 1 tm 15 van paragraaf 4.1 & Test jezelf   

Klaar?: ga bezig met een ander vak!