H6.5 Energie

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

H6.5 Energie

H6 Warmte

6.1 Starten + 6.2 Warmte in huis 

6.3 Isoleren + 6.4 Verbranden en het milieu

Vandaag:

6.5 Energie

(korte herhaling 6.2 - 6.4 + instr. 6.5)

Woensdag 15 mei PTA H6 

Warmteverlies tegengaan

broeikaseffect

fossiele brandstof =>

• koolstofdioxide + waterdamp.

Gevolgen!!!

Zure regen en Smog

Wat veroorzaakt zure regen en smog?

• Koolstof (roet), Stikstofoxiden (NO_x) en zwaveloxiden (NH₃)
• Irritatie ogen en luchtwegen

Leerdoelen vandaag

Aan het eind van deze paragraaf kan ik:

• beschrijven wat energie is
• benoemen welke energiesoorten er zijn
• beschrijven wat een energieomzetting is
• rekenen met rendement
• rekenen met de verbrandingswarmte

Wet van behoud van energie

Energie gaat nooit verloren, kan alleen worden omgezet in een ander vorm!

Energievormen

• Elektrische energie: energie uit het stopcontact waarmee je je telefoon oplaadt;
• Bewegingsenergie: energie die een voorwerp heeft als het in beweging is;
  
• Chemische energie: energie uit stoffen, bijvoorbeeld suiker in een energiedrankje of benzine als brandstof;

Energie kun je omzetten in een andere vorm

• licht 
• geluid
• warmte 
• elektriciteit 
• beweging
• chemische energie

 

Energie bestaat in
verschillende vormen  

Bij energie omzettingen gaat nooit energie verloren, dit is :

WET VAN BEHOUD VAN ENERGIE

Elektrische energie gaat nooit verloren

Waar!

Rendement

Elektrische warmtebronnen

G: Eop= 20.000 J,     Eaf = 13.000 J

G: rendement =  ? %

F: 

U:

A: Het rendement van de waterkoker is 65 %.

η=​E​af​​​​E​op​​​​ ⋅ 100

η=​20000​​13000​​ ⋅ 100 = 65

Hoofdwetten van de warmteleer

Eerste hoofdwet: Energie gaat nooit verloren.

De som van de energieën voor de omzetting is gelijk aan de som van de energieën na de omzetting

Aan de slag

Lees uit het leerboek H6.5 pagina 149-153 

(begrijpen + beheersen)

Maak uit werkboek H6.5 opg. 2 t/m 13 (begrijpen: p. 156)

+ opg 14 t/m 16 (beheersen: p. 158)

Rekenopgaven rendement: 14, 15, 16, 19

H6 Warmte

6.1 Starten + 6.2 Warmte in huis 

6.3 Isoleren + 6.4 Verbranden en het milieu

Vandaag:

6.5 Energie 

Herhaling gisteren + verbrandingswarmte

Woensdag 15 mei PTA H6 

Leerdoelen vandaag

Aan het eind van deze paragraaf kan ik:

• beschrijven wat energie is
• benoemen welke energiesoorten er zijn
• beschrijven wat een energieomzetting is
• rekenen met rendement
• rekenen met de verbrandingswarmte

Energie kun je omzetten in een andere vorm

• licht 
• geluid
• warmte 
• elektriciteit 
• beweging
• chemische energie

 

Energie bestaat in
verschillende vormen  

Bij energie omzettingen gaat nooit energie verloren, dit is :

WET VAN BEHOUD VAN ENERGIE

Elektrische energie gaat nooit verloren

Waar!

Rendement

Elektrische warmtebronnen

Elektrische energie

omzetten

in warmte

Elektrische warmtebronnen

G: Eop= 20.000 J,     Eaf = 13.000 J

G: rendement =  ? %

F: 

U:

A: Het rendement van de waterkoker is 65 %.

η=​E​af​​​​E​op​​​​ ⋅ 100

η=​20000​​13000​​ ⋅ 100 = 65

Opg. 14 p. 158

Een cv-ketel verbruikt 38 kJ en levert daarmee 37,5 kJ nuttige energie.

Wat is het rendement van de cv-ketel? 

Gegevens:

• Etot = 38 kJ
• Enut = 37,5 kJ

Gevraagd:

• rendement = ? %

Formule:

• η = (E_nut : E_tot) x 100%

Uitwerking:

• η = (37,5 : 38) × 100% = 98,7 %

Antwoord:

• η = 98,7 %

Brandstoffen verbranden => Energie komt vrij

Verbrandingswarmte

Brandstoffen kunnen warmte leveren, maar niet elke brandstof kan dat even goed!

De mate waarin brandstoffen warmte kunnen leveren noemen we de: verbrandingswarmte.

Hoe hoger het getal => meer energie vrij komt per g of cm³

Voorbeeld

Stel je wil 10 minuten douchen, je hebt thuis een waterbesparende douchekop dus voor 10 minuten lang douchen met warm water heb je 6 MJ aan warmte nodig. 

Je hebt thuis een CV-ketel met aardgas.

Hoeveel m³ aardgas heb je nodig om te kunnen douchen?

Gebruik een verhoudingstabel

Gegevens: verbrandingswarmte aardgas is 32 J/cm³, 6 MJ aan warmte nodig om 10 minuten warm te douchen

= ? m3 aardgas

warmte (J)	32
volume (cm 3 )	1

Gebruik een verhoudingstabel

Gegevens: verbrandingswarmte aardgas is 32 J/cm³, 6 MJ aan warmte nodig om 10 minuten warm te douchen

= ? m³ aardgas

warmte (J)	32		6 000 000
volume (cm 3 )	1

Gebruik een verhoudingstabel

Gegevens: verbrandingswarmte aardgas is 32 J/cm³, 6 MJ aan warmte nodig om 10 minuten warm te douchen.

= ? m³ aardgas

warmte (J)	32	1	6 000 000
volume (cm 3 )	1

Gebruik een verhoudingstabel

Gegevens: verbrandingswarmte aardgas is 32 J/cm³, 6 MJ aan warmte nodig om 10 minuten warm te douchen

= ? m³ aardgas

Antwoord: je hebt 0,19 m³ aardgas nodig om 10 minuten warm te kunnen douchen met een waterbesparende douchekop

warmte (J)	32	1	6 000 000
volume (cm 3 )	1	0,03125	187 500

Helder voor iedereen?

Stappenplan:

1. Zoek de verbrandingswarmte op in de binas (tabel 19)
2. Maak een verhoudingstabel en zet daar de verbrandingswarmte in
3. Zet aan het einde van de verhoudingstabel in wat je wilt weten
4. Ga daarna kijken wat je tussenstappen zijn (delen/vermenigvuldigen)

Opg. 18 p. 159

1 m3 aardgas levert 33 miljoen Joule (J). Een cv-ketel gebruikt maandag 8,4 m3 gas, en dinsdag 5,2 m3 gas.

Reken uit hoeveel megajoule (MJ) warmte de ketel op maandag meer levert dan op dinsdag.

Gegevens:

• verbrandingswarmte = 33 MJ/m³
•   = 33 000 000 J
• Verschil = 8,4 - 5,2 = 3,2 m³

Gevraagd:

• Verschil tussen Energie in MJ op maandag en dinsdag

Formule/uitwerking

Antwoord:

MJ
m3

Opg. 14 p. 158

Een cv-ketel verbruikt 38 kJ en levert daarmee 37,5 kJ nuttige energie.

Wat is het rendement van de cv-ketel? 

Gegevens:

• Etot = 38 kJ
• Enut = 37,5 kJ

Gevraagd:

• rendement = ? %

Formule:

• η = (E_nut : E_tot) x 100%

Uitwerking:

• η = (37,5 : 38) × 100% = 98,7 %

Antwoord:

• η = 98,7 %

Opg. 15 p. 159

Reken het rendement uit van een cv-ketel die 41 kJ energie levert en 3 kJ verliest.

Gegevens:

• Etot = 41 kJ
• Enut = 41 - 3 = 38 kJ

Gevraagd:

• rendement = ? %

Formule:

• η = (E_nut : E_tot) x 100%

Uitwerking:

• η = (38 : 41) × 100% = 92,7 %

Antwoord:

• η = 92,7 %

Opg. 16 p. 159

Bereken hoeveel keer beter het rendement van een elektrische motor is vergeleken met een benzinemotor van een bromfiets. Haal je gegevens uit BINAS.

Gegevens:

• Benzinemotor brommer η = 25%
• Elektromotor η = 90%

Gevraagd:

• rendement = ? %

Formule/uitwerking:

• beter rendement = 90:25 = 3,6

Antwoord:

• Het rendement is 3,6x beter bij een elektromotor dan bij een benzinemoter.

Opg. 18 p. 159

1 m3 aardgas levert 33 miljoen Joule (J). Een cv-ketel gebruikt maandag 8,4 m3 gas, en dinsdag 5,2 m3 gas.

Reken uit hoeveel megajoule (MJ) warmte de ketel op maandag meer levert dan op dinsdag.

Gegevens:

• verbrandingswarmte = 33 MJ/m³
•   = 33 000 000 J
• Verschil = 8,4 - 5,2 = 3,2 m³

Gevraagd:

• Verschil tussen Energie in MJ op maandag en dinsdag

Formule/uitwerking

Antwoord:

MJ
m3

Opg. 18 p. 159

1 m3 aardgas levert 33 miljoen Joule (J). Een cv-ketel gebruikt maandag 8,4 m3 gas, en dinsdag 5,2 m3 gas.

Reken uit hoeveel megajoule (MJ) warmte de ketel op maandag meer levert dan op dinsdag.

Gegevens:

• verbrandingswarmte = 33 MJ/m³
•   = 33 000 000 J
• Verschil = 8,4 - 5,2 = 3,2 m³

Gevraagd:

• Verschil tussen Energie in MJ op maandag en dinsdag

Formule/uitwerking

Antwoord:

MJ	33		?
m3	1		3,2

Opg. 18 p. 159

1 m3 aardgas levert 33 miljoen Joule (J). Een cv-ketel gebruikt maandag 8,4 m3 gas, en dinsdag 5,2 m3 gas.

Reken uit hoeveel megajoule (MJ) warmte de ketel op maandag meer levert dan op dinsdag.

Gegevens:

• verbrandingswarmte = 33 MJ/m³
•   = 33 000 000 J
• Verschil = 8,4 - 5,2 = 3,2 m³

Gevraagd:

• Verschil tussen Energie in MJ op maandag en dinsdag

Formule/uitwerking

Antwoord:

MJ	33		?
m3	1		3,2

Opg. 18 p. 159

1 m3 aardgas levert 33 miljoen Joule (J). Een cv-ketel gebruikt maandag 8,4 m3 gas, en dinsdag 5,2 m3 gas.

Reken uit hoeveel megajoule (MJ) warmte de ketel op maandag meer levert dan op dinsdag.

Gegevens:

• verbrandingswarmte = 33 MJ/m³
•   = 33 000 000 J
• Verschil = 8,4 - 5,2 = 3,2 m³

Gevraagd:

• Verschil tussen Energie in MJ op maandag en dinsdag

Formule/uitwerking

Antwoord:

• Het verschil is 105,6 MJ aan energie

MJ	33		105,6
m3	1		3,2

Opg. 19 p. 159

Een spiritusbrander 

heeft een rendement 

van 65 %.

Bereken hoeveel MJ nuttige warmte deze brander produceert uit 1 m3 spiritus. 

Gebruik BINAS tabel 19. 

Gegevens:

• E_tot = Verbrandingswarmte 
•        = 18 000 J/cm3 = 18 000 MJ/m3)
• η = 65 %

Gevraagd:

• E_nut = ? %

Formule:

• 65% van E_tot

Uitwerking/antwoord:

• 65% van  18 000 MJ/m3
• 1% = 180 MJ/m3
• 65% = 180 x 65 = 11 700 MJ/m3
• 1 m3 spiritus geeft dus 11 700 MJ aan nuttige warmte/energie

Opg. 20 p. 160

Een cv-ketel heeft een rendement van 94 %. Hij neemt 38 kJ energie uit aardgas op.

Bereken hoeveel nuttige energie deze ketel levert. Gebruik een verhoudingstabel..

Gegevens:

• η = 94% 
• E_tot = 38 kJ.

Gevraagd:

• E_nut = ? kJ

Formule/uitwerking

Antwoord:

kJ
%

Opg. 20 p. 160

Een cv-ketel heeft een rendement van 94 %. Hij neemt 38 kJ energie uit aardgas op.

Bereken hoeveel nuttige energie deze ketel levert. Gebruik een verhoudingstabel..

Gegevens:

• η = 94% 
• E_tot = 38 kJ.

Gevraagd:

• E_nut = ? kJ

Formule/uitwerking

Antwoord:

kJ	38
%	100		94

Opg. 20 p. 160

Een cv-ketel heeft een rendement van 94 %. Hij neemt 38 kJ energie uit aardgas op.

Bereken hoeveel nuttige energie deze ketel levert. Gebruik een verhoudingstabel..

Gegevens:

• η = 94% 
• E_tot = 38 kJ.

Gevraagd:

• E_nut = ? kJ

Formule/uitwerking

Antwoord:

• De ketel levert 36 kJ aan nuttige energie

kJ	38
%	100	1	94

Opg. 20 p. 160

Een cv-ketel heeft een rendement van 94 %. Hij neemt 38 kJ energie uit aardgas op.

Bereken hoeveel nuttige energie deze ketel levert. Gebruik een verhoudingstabel..

Gegevens:

• η = 94% 
• E_tot = 38 kJ.

Gevraagd:

• E_nut = ? kJ

Formule/uitwerking

Antwoord:

• De ketel levert 36 kJ aan nuttige energie

kJ	38	0,38	35,72
%	100	1	94

Kijk goed naar de rekenopgaven

Gebruik de formule van rendement

of gebruik de verhoudingstabel !!!

let dan goed op wat je waar neerzet!

Aan de slag

Lees uit het leerboek H6.5 pagina 149-153 

(begrijpen + beheersen)

Maak uit werkboek H6.5 opg. 2 t/m 13 (begrijpen: p. 156)

+ opg 14 t/m 22 (beheersen: p. 158)

Rekenopgaven rendement: 14, 15, 16, 19

Rekenopgaven verbrandingswarmte: 18, 20