4.5 Energie

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Hoofdstuk 4: Brandstoffen

§4.1 - Blussen en explosies

§4.2 - Verbrandingsproducten

§4.3 - Brandstoffen en milieu

§4.4 - Brandstof voor de toekomst

§4.5 - Energie

Leerdoelen §4.5

• Je kunt minimaal drie voorbeelden noemen van exotherme reacties en drie voorbeelden van endotherme reacties.
  
• Je kunt daarbij aangeven welke energie-omzetting heeft plaatsgevonden.
  
• Je kan uitleggen wat activeringsenergie is en welke rol deze speelt bij  energieomzettingen.
  
• Je leert om energiediagrammen te tekenen van exotherme en endotherme reacties.

Energie-effecten

Een reactie is endotherm of exotherm

• Exotherme reacties: reacties waarbij energie vrijkomt
• Bijv. warmte, licht of elektrische energie
• Alle verbrandingsreacties

• Endotherme reacties: reacties waarbij energie toegevoegd moet worden.
• Meestal warmte, soms licht of elektrische energie

Je geeft het energie-effect weer in een energiediagram.

• De eenheid van energie is Joule (J) 
• Het energie-effect noteer je als ΔE

Energiediagram

• ΔE: het verschil tussen de chemische energie van de beginstoffen en de reactieproducten
• ΔE is positief bij een endotherme reactie (energie moet worden toegevoerd)
  
• ΔE is negatief bij een exotherme reactie (er wordt energie afgestaan)

Fase overgangen

Activeringsenergie

• Een verbranding is altijd een exotherme reactie waarbij chemische energie wordt omgezet in warmte.
  
• Een brandstof kan branden, maar begint niet uit zichzelf branden.
  
• Dat gebeurt pas boven de ontbrandingstemperatuur van de brandstof.
  
• Je moet dus eerst de verbranding op gang brengen. Daarvoor moet je energie toevoeren.
  

De energie die je moet toevoeren wordt de activeringsenergie genoemd.

• Energie die nodig is om een reactie te starten.
  

Activeringsenergie

• Door het opnemen van activeringsenergie komen de beginstoffen in een overgangs- of geactiveerde toestand.
• Vanuit de overgangs- of geactiveerde toestand kunnen reactieproducten ontstaan.
• Het energieniveau van de overgangstoestand ligt hoger dan het energieniveau van de beginstoffen.
  
• Dat is omdat de activeringsenergie altijd moet worden toegevoegd aan de beginstoffen.
  

 

Energiediagram 

• Exotherm: chemische energie neemt af.
• Activeringsenergie (Eact) nodig.
• Reactiewarmte (       E) is energieverschil. 

geactiveerde toestand

Energiediagram 

• Endotherm: chemische energie neemt toe.
• Activeringsenergie (Eact) nodig.
• Reactiewarmte (     E) is energieverschil. 

geactiveerde toestand

De verbranding van methaan is: ....

1. endotherm
2. exotherm

Hieronder is het energiediagram voor de verbranding van methaan weergegeven. Methaan reageert met zuurstof, er ontstaat koolstofdioxide en water. Sleep de namen naar de juiste plek.

methaan

water

koolstofdioxide

zuurstof

reactiewarmte

activeringsenergie

Wat doet een katalysator?

1. Reactiesnelheid verhogen
2. Reactie opwarmen
3. Reactie afkoelen
4. Activeringsenergie verlagen

Welke van de volgende processen kosten energie om te verlopen?

1. Smelten van ijs
2. Electrolyse van water
3. Verbranding van hout
4. Fotosynthese

welk diagram hoort bij welke beschrijving?

endotherm

exotherm

reactie heeft energie nodig

reactie staat energie af aan omgeving

Wet van behoud van energie

• Energie kan niet verloren gaan!
• Energie kan wel van vorm veranderen:

- warmte

- licht

- elektrische energie

- chemische energie

Welke energieomzettingen heb je gezien in het filmpje

Rendement

Je gebruikt het rendement om aan te geven welk deel van de energie nuttig wordt gebruikt

Rendement is de verhouding tussen de energie wat erin komt en wat...

1. onnuttig wordt gebruikt
2. nuttig wordt gebruikt

Stel: In 100 g koffie zit 75 mg cafeïne. Na het koffiezetten zit er 40 mg cafeïne in het filtraat. Bereken het rendement van de cafeïne.

1. Rendement = 187,5%
2. Rendement = 53,3%
3. Rendement = 18,8%
4. Rendement = 40%

In een benzinemotor van een auto wordt 22 MJ energie verbruikt. Hiervan wordt 6 MJ bewegingsenergie en 16 MJ warmte. Wat is het rendement?

1. 73%
2. 100%
3. 27%
4. 38%