ENERGIE EN OMZETTINGEN (par 5.1)

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 2

Warmte

par 5.1 Energie en omzettingen

Energie (E) = heb je nodig om iets te kunnen of laten doen.

                            -->  iets verwarmen

                            -->  iets laten bewegen

                            -->  iets veranderen

De eenheid van energie is joule (J)

Voorbeelden:

*  elektrische energie --> energie uit een stopcontact, 

                                               batterij of accu

*  bewegingsenergie --> energie die een voorwerp heeft 

                                               als het in beweging is

*  chemische energie --> energie uit stoffen - vb: suiker in jouw 

                                               boterham of benzine als brandstof in de 

                                               auto.

*  stralingsenergie --> energie afkomstig van de zon of van 

                                          kernenergie

*  warmte --> de energie die nodig is om de temperatuur van een 

                          stof te verhogen (smelten of verdampen)

Soorten energie

De verschillende soorten energie zijn dus:

*  licht of straling

*  beweging

*  chemisch

*  elektrisch

*  kernenergie

*  warmte

Energie-omzettingen

Energie gaat nooit verloren.

Wet van behoud van energie --> energie ontstaat niet zomaar of verdwijnt 

                                                                    niet zomaar.

De ene soort energie kan worden omgezet en een of meerdere andere soorten energie.

Energiestroomdiagram

Voorbeeld is een elektriciteitscentrale

Warmte (Q)

Warmte (Q) = de energie die nodig is om de temperatuur van 

                            een stof te verhogen of een stof te laten smelten 

                            of verdampen. 

                             Eenheid in joule (J)

warmte vs temperatuur

Warmte is niet hetzelfde als temperatuur.

Temperatuur (T) in graden Celsius (^oC)

Bij een hogere temperatuur bewegen de moleculen sneller.

Ze hebben dan meer bewegingsenergie.

Om de temperatuur te verhogen, moet je energie toevoeren (--> warmte).

Faseovergang zuiver water

In de stijgende gedeeltes neemt de temperatuur

toe en gebruik je de warmte voor de toename

van de bewegingsenergie van de moleculen.

In de horizontale gedeeltes neemt de temperatuur

NIET toe. De warmte is daar nodig voor de 

faseovergang.

Warmte als niet-nuttige energie

Bij veel energieomzettingen is 

warmte een vorm van niet-nuttige

energie. 

Wordt er bij een energieomzetting een grote hoeveelheid niet-nuttige energie gevormd, dan is het rendement van het apparaat niet zo groot.

Eerste hoofdwet van behoud van energie

Bij elke energieomzetting komt er even veel energie uit als erin gaat.

Er gaat nooit energie verloren, maar je kunt ook geen energie 'erbij maken'.

Wat eruit komt, kan niet meer zijn dan 100 % van wat erin gaat.

Tweede hoofdwet van behoud van energie

Het is onmogelijk om alle energie in nuttige energie om te zetten.

Er zal altijd een deel omgezet worden in niet-nuttige energie, omdat een deel van de energie in de moleculen gaat zitten.

Het is moeilijk deze energie weer om te zetten in nuttige energievormen. Warmte noem je vaak energie van 'lage kwaliteit'.

par 5.2 Verbranding

Fossiele brandstoffen = brandstoffen die zijn ontstaan uit de resten van dode planten en dieren. Ze zijn niet duurzaam, omdat ze op een gegeven moment op zijn. 

In fossiele brandstoffen zit chemische energie. Bij de verbranding ontstaan nieuwe energiesoorten, zoals  warmte en stralingsenergie.

De chemische reactie wordt weergegeven in een reactieschema:

beginstoffen --> reactieproducten 

vb:  aardgas + zuurstof --> koolstofdioxide + water + energie (vb: warmte of straling)

Stukje scheikunde

aardgas + zuurstof --> koolstofdioxide + water + energie

     CH₄    +        O₂      -->              CO₂            +  H₂O   + energie

                                            Verbranding

            volledige                                                      onvolledige

      -->  blauwe vlam                                      -->  gele vlam

      -->  voldoende zuurstof                          -->  te weinig zuurstof

er ontstaat: 

          CO₂ + H₂O                                                       CO + roet

CO = koolstofmonoxide = giftig, kleurloos, geurloos en smaakloos 

Brandvoorwaarden:

Voor iedere brand heb je de volgende 

dingen, in de juiste verhouding, nodig:

*  brandstof

*  zuurstof

*  ontbrandingstemperatuur (= laagste 

    temperatuur waarbij een stof vlam vat)

Blussen van een brand = het weghalen van een of meer van de voorwaarden.

par 5.3  Warmtetransport

= warmte verplaatsen

= energie overdragen van de ene plaats naar de andere plaats. 

    (spontaan transport gaat altijd van een plek met een hoge temperatuur 

      naar een plek met een lagere temperatuur)

Er zijn drie soorten warmtetransport.

*  stroming

*  straling

*  geleiding