H2 warmte paragraaf 1

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

H2 warmte

En

H3 energie

Leerdoelen Examen

Dompelaar

Fornuis

CV (centrale verwarmingsketel)

filmpjes

warmtebronnen en energie omzetten

volledige - , onvolledige verbranding en rendement

geleiding, straling en stroming + chemische energie deel 1

deel 2

H2 warmte

Welke soorten
energie ken je al?

soorten energie

Er bestaan vele soorten energie, zo heb je energie nodig om te kunnen bewegen. Bewegingsenergie noemt men in de natuurkunde kinetische energie. Om te kunnen bewegen is energie nodig, deze energie krijg je door te eten en de energie uit dit eten te verbranden in je lijf. De energie die in brandstoffen (dus ook voedsel) zit opgeslagen noemt men chemische energie. wanneer je een trap of berg op loopt, dan kost dit ook energie. Echter eenmaal boven op de berg zou je op een slee naar beneden kunnen glijden (of van de berg af kunnen springen, maar dit is niet raadzaam ;)). wanneer je naar beneden gaat wordt de energie die je hebt opgebouwd tijdens het omhoog gaan weer omgezet in een beweging/snelheid. de energie die je opbouwt tijdens het omhoog gaan noemt met potentiele energie / zwaarte energie. Er zijn nog meer soorten, te denken valt aan elektrische energie, stralingsenergie (o.a. licht) en warmte energie.

chemische energie

chemische energie is de energie die zit opgeslagen in brandstoffen , zoals hout, aardgas of lampolie en vrij komt bij de verbranding. Echter kun je ook chemische energie vinden in minder voor de hand liggende brandstoffen, zoals een banaan, boterham of plakje kaas. Deze voedingsmiddelen steek je dan ook niet letterlijk in brand, maar ons lichaam is wel in staat om deze voedingsmiddelen te verbranden om er energie uit vrij te maken. de warmte die vrij komt bij de verbranding van brandstoffen niemt men de verbrandingswarmte. De verbrandingswarmte korten we af met de letter r. De verbrandingswarmte van verschillende stoffen kun je terug vinden in BINAS tabel 19.

chemische energie

- Ech = Chemische energie 

                            

gassen╱vloeistoffen⟶E​ch​​=r​v​​⋅V

vaste⋅stoffen⟶E​ch​​=r​m​​⋅m

m = massa in g

V = volume in cm^3

r = stookwaarde/verbrandingswarmte

      in J/g of J/cm^3

vaste.stoffen⟶E​ch​​=r​m​​⋅m

Stookwaarden van brandstoffen —> BINAS tabel 19

voorbeeld som chemische energie

Yvette heeft 2,8kg hout en steekt dit in brand. 

Hoeveel energie levert dit op?

voorbeeld som chemische energie

m = 2,8 kg = 2.800g

r = verbrandingswaarde van hout opzoeken in BINAS

r = 16.000J / g

Ech = r x m

Ech = 16.000 x 2.800 = 44.800.000 J = 44,8MJ

chemische energie

chemische energie

r = 93,8 J/cm^3

V = 26.000L = 26.000 dm^3 = 26.000 x10^3 (= 26.000.000 cm^3)

Echemisch = V x r

Echemisch = 26.000 x10^3  x 93,8 = 2,44 x10^9J

r = 93,8 J/cm^3

Echemisch = 334 kJ = 334 x10^3 J (=334000J)

V= ? L

V = Echemisch / r

V = 334 x 10^3 / 93,8 = 3560,76... cm^3 = 3,56 dm^3 = 3,56L

V = 50L = 50 dm^3 = 50 x10^3 cm^3 (= 50.000 cm^3)

r = 33.000 J/cm^3

Echemisch = ? J (aantonen dat antwoord = 1,65 x10^9J)

Echemisch = r x V

Echemisch = 33.000 x 50x10^3 = 1,65 x10^9J

r = 16.000 J/g

Echemisch = 136 x10^6J (=136.000.000J)

m = ? g

m = Echemisch / r

m = 136 x10^6 / 16.000 = 8500g = 8,50 x10^3g (=8,50kg)

De eenheid van energie

Energie wordt gemeten / uitgedrukt in joule (J), echter ontstaat soms zo een grote hoeveelheid energie dat je dit beter uit kunt drukken in kilojoule (kJ) of megajoule (MJ) of zelfs gigajoule (GJ). omrekenfactoren kun je vinden in BINAS tabel 4.

1 kJ = 1.000 J                                1 MJ = 1.000.000 J

J ——-> KJ                                   J ————-> MJ

   : 1.000                                            : 1.000.000

volledige en onvolledige verbranding

Voor de verbranding van brandstoffen is zuurstof nodig. Bij voldoende zuurstof verbranden brandstoffen volledig. Bij volledige verbranding ontstaan de gassen waterdamp en koolstofdioxide, dit zijn onschuldige gassen. wanneer er te weinig zuurstof is, dan verbranden brandstoffen onvolledig. bij onvolledige verbranding ontstaan de gassen waterdamp, koolstofmono-oxide en er ontstaat een vaste zwarte stof, namelijk: roet. koolstofmono-oxide is een zeer giftig en dodelijk gas dat je niet kunt waarnemen, omdat het geen kleur, geur en smaak heeft die wij mensen kunnen waarnemen.

volledige en onvolledige verbranding

volledige verbranding:

* blauwe vlam

* voldoende zuurstof

* reactie: 

brandstof + zuurstof (gas) —> koolstofdioxide (gas) + water (gas)

onvolledige verbranding:

* gele (oranje) vlam

* onvoldoende zuurstof

* reactie:

brandstof + zuurstof (gas) —> koolstofmono-oxide (gas) + water (gas) + roet

indicatoren

Een indicator is een stofje waarmee je de aanwezigheid van een andere stof kunt aantonen. Wanneer je koolstofdioxide wilt aantonen, dan gebruik je hiervoor de indicator “helder kalkwater”. als helder kalkwater in aanraking komt met koolstofdioxide dan wordt het troebel. helder kalkwater is dus de indicator voor koolstofdioxide. kopersulfaat (witte vaste stof) is de indicator voor water. kopersukfaat wordt namelijk blauw bij aanraking met water.

indicatoren

Een indicator is een stofje waarmee je de aanwezigheid van een andere stof kunt aantonen. 

helder kalkwater is de indicator voor koolstofdioxide en wordt bij aanraking met koolstofdioxide troebel.

kopersulfaat (witte vaste stof) is de indicator voor water en wordt bij aanraking met water blauw.

gasbrander aansteken

gasbrander

* in een gasbrander wordt methaan verbrand

* als de luchtregelring dicht zit, dan verbrand aardgas onvolledig —> gele vlam dit heet de pauzevlam (nooit mee verwarmen!

1.) niet warm genoeg

2.) er ontstaat roetaanslag op de practicummaterialen

* als de luchtregelring (ver) open is, dan verbrand aardgas volledig —> kleurloze vlam of blauwe ruisende vlam

kleine hoeveelheid verwarmen (bijv. vloeistof in indampschaaltje) —> kleurloze vlam  dus luchtring klein stukje open

grotere hoeveelheden verwarmen (bijv. vloeistof in bekerglas)  —> blauw ruisende vlam dus luchtring ver open

Vul in:
348 J = ....KJ

Alleen het getal, geen eenheid (gebruik indien nodig een komma bij decimale getallen! Geen punt!)

Vul in:
2496 kJ = ....J

Alleen het getal, geen eenheid (gebruik indien nodig een komma bij decimale getallen! Geen punt!)

Vul in:
1,8 MJ = ....J

Alleen het getal, geen eenheid (gebruik indien nodig een komma bij decimale getallen! Geen punt!

Vul in:
9769064 J = ....MJ

Alleen het getal, geen eenheid (gebruik indien nodig een komma bij decimale getallen! Geen punt!

Vul in:
631278 kJ = ....MJ

Alleen het getal, geen eenheid (gebruik indien nodig een komma bij decimale getallen! Geen punt!

waar staat de r voor in de formule Echemisch = r x v

1. straal
2. weerstand
3. afstand
4. geen van bovenstaande antwoorden is juist

In brandstoffen zit chemische energie opgeslagen.

1. juist
2. onjuist

In welke tabel in BINAS kun je de stookwaarden van vloeistoffen vinden?

Een kachel wordt verwarmd met behulp van heet water. Dit hete water wordt verwarmd door aardgas (groningsaardgas) te verbranden. Een kachel geeft warmte en een deel van de energie wordt omgezet in stralingsenergie (infraroodstraling). Er wordt op een dag 4,7m^3 aardgas verbrand. Hoeveel chemische energie wordt er aangeleverd bij de kachel?

Met welke vlam verwarm je vloeistoffen in een indampschaaltje?

1. Gele vlam
2. Kleurloze vlam
3. Blauw ruisende vlam

Hoe regel je de kleur van de vlam

1. Gaskraan
2. Gasknop
3. Luchtregelring
4. Door goed te ventileren

Met welke kraan, knop of ring regel je of de brander het aardgas volledig verbrand.

1. Gaskraan
2. Gasregelknop
3. Luchtring

Welk gas ontstaat er NIET bij onvolledige verbranding.

1. Koolstofmonoxide-oxide
2. Koolstofdioxide
3. Waterdamp
4. Roet

Bekijk de afbeelding en beantwoord de volgende vraag: was er in het huis sprake van volledige of onvolledige verbranding?

1. Volledige verbranding
2. Onvolledige verbranding
3. Dat kun je niet zeggen

Waarom noemt men CO gas (koolstofmonoxide-oxide) een sluipmoordenaar?

1. Je kunt het niet zien
2. Je kunt het niet ruiken
3. Je kunt het niet proeven
4. Al deze antwoorden zijn juist