KGT Overal 3.1 Warmte opwekken

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k, g
• Leerjaar 3

Verbranden en verwarmen 

Leerdoelen

Je leert op welke manieren je warmte kunt maken en gebruiken.

Warmtebron

Een warmtebron zet energie om in warmte.

•  zon
• Electrische dompelaar
• Gasbrander
• de centrale verwarming maar ook...
• het gasfornuis
• de aarde
• een föhn

Energie komt in de vorm van zichtbaar licht en onzichtbare straling  van de zon

Wat is verbranden?

Het omzetten van CHEMISCHE ENERGIE

in WARMTE

door een scheikundige reactie

van zuurstof met een brandstof

Energie

Symbool voor warmte/energie = Q

De eenheid van energie = Joule = J

De voorwaarden voor een brand

Verschillende brandstoffen

Niet fossiele brandstoffen

BIJVOORBEELD

• HOUT
• PAPIER
• BIOMASSA

Fossiele brandstoffen

• AARDOLIE
• AARDGAS
• STEENKOOL

Fossiele brandstof:

aardolie

aardgas

steenkool

Volledige en onvolledige verbranding

Volledige verbranding

• Voldoende zuurstof
  
•  Er ontstaat H₂O (l) en CO₂ (g)
  

Onvolledige verbranding

• Onvoldoende zuurstof
  
• Er ontstaat CO(g) en/of roet
  

Volledige verbranding

Onvolledige verbranding

Onvolledige verbranding / Koolstof Monoxide / CO

CO is kleurloos en reukloos en erg giftig!

Verbrandingswarmte

De hoeveelheid warmte die een 

bepaalde brandstof van een bepaalde hoeveelheid

 kan leveren.

Eenheid: Joule / kilogram of Joule/cm³ 

BINAS

Verbrandingswarmte van enkele stoffen

In een verwarmingsketel verbrandt op een dag 2,5 m3 aardgas.
Bereken hoeveel warmte daarbij vrijkomt. Gebruik de Binas (tabel 19)

1. 80 J
2. 80.000.000 J
3. 32​m​3​​​​J​​
4. Geen idee

Energieomzetting

Een lamp bijvoorbeeld 

elektrische energie in warmte en licht (stralingsenergie).

In een windturbine wordt windenergie 

via bewegingsenergie van de wieken omgezet in elektrische energie.

In een elektromotor wordt de elektrische energie omgezet in arbeid en warmte.

Wet van behoud van energie

Alle energie blijft ergens. Het verdwijnt niet. Het wordt alleen omgezet in een andere energievorm. Meestal is deze "afval" energie een vorm van warmte. 

Het rendement is nooit 100%

Verschillende soorten energie

Voorbeelden van energiesoorten zijn:

warmte

elektrische energie

stralingsenergie

bewegingsenergie

chemische energie.

Als je hout verbrandt wordt?

1. Warmte omgezet in chemische energie
2. Chemische energie omgezet in licht
3. Warmte omgezet in licht
4. Chemische energie omgezet in warmte

Welke energieomzetting vindt er plaats in een stromende rivier?

1. zwaarte-energie --> bewegingsenergie
2. bewegingsenergie --> elektrische energie
3. bewegingsenergie --> zwaarte-energie

De energieomzetting in een batterij is

1. van chemische energie naar stralingsenergie
2. van zwaarte energie naar kinetische energie
3. van chemische energie naar elektrische energie
4. van elektrische energie naar chemische energie

ENERGIE STROOM DIAGRAM

Energiestroom diagram van een elektrische kookplaat

Rendement

Niet alle energie wordt nuttig gebruikt. Door het percentage nuttige energie te berekenen, kun je het rendement vinden. 

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 is de nuttige energie van dit apparaat?

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

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

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

Wat is de opgenomen energie van dit apparaat? (energie die erin gaat)

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

Voorbeeld

Een windturbine levert per uur 3600 kJ aan elektrische energie. 

De windolen krijgt elk uur 72000 kJ bewegingsenergie van de lucht. 

Bereken het rendement van de windmolen. 

GEGEVEN

Een windturbine levert per uur 3600 kJ aan elektrische energie. 

De windmolen krijgt elk uur 72000 kJ bewegingsenergie van de lucht. 

Bereken het rendement van de windmolen. 

1

2

GEVRAAGD

Het RENDEMENT is gevraagd

Een windturbine levert per uur 3600 kJ aan elektrische energie. 

De windolen krijgt elk uur 72000 kJ bewegingsenergie van de lucht. 

Bereken het rendement van de windmolen. 

FORMULE

Zie BINAS

Een windturbine levert per uur 3600 kJ aan elektrische energie. 

De windmolen krijgt elk uur 72000 kJ bewegingsenergie van de lucht. 

Bereken het rendement van de windmolen.

3

Elektrisch fornuis

Antwoord

warmte

Vraag

Een elektrisch fornuis zet in 20 minuten 1680 kJ elektrische energie om.

In Binas staat het rendement van het elektrisch fornuis.

Bereken hoeveel kJ energie in die tijd niet nuttig wordt gebruikt.

Antwoord

Gegeven

 E = 1680 kJ = 1680.000 J

rendement = 70%

Gevraagd

nuttige energie in kJ

Formule

Berekening

70% = nuttige energie : 1.680.000 x                100%

0,7 = nuttige energie : 1.680.000

nuttige energie = 0,7 x 1.680.000

Antwoord

nuttige energie = 1.176.000 J

nuttige energie = 1176 kJ

BEREKENING

Een windturbine levert per uur 3600 kJ aan elektrische energie. 

De windmolen krijgt elk uur 72000 kJ bewegingsenergie van de lucht. 

Bereken het rendement van de windmolen.

Rendement=​72000000​​3600000​​⋅100

ANTWOORD + EENHEID

Rendement = 5%

Een windturbine levert per uur 3600 kJ aan elektrische energie. 

De windmolen krijgt elk uur 72000 kJ bewegingsenergie van de lucht. 

Bereken het rendement van de windmolen.

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

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

Oefenopgave rendement

Bij evenementen is vaak extra straatverlichting nodig. Daarom zijn er mobiele lantaarnpalen met LED-lampen.

Overdag wekken de lantaarnpalen met behulp van zonnecellen zelf hun energie op. Deze energie wordt opgeslagen in een accu.

Vraag

Als de zon schijnt, is het opgevangen vermogen 126 W. Het zonnepaneel levert dan een vermogen van 18 W.

Bereken het rendement van dit zonnepaneel.

Antwoord

Antwoord

Rendement = 14%

rendement=n=​126​​18​​⋅100