1T H4 Warmte

• Nask / Techniek
• Middelbare school
• vmbo t
• Leerjaar 1,2

WARMTE 

Hoofstuk 4 

Paragraaf 4.1 - Warmtebronnen

 4.1 Warmtebronnen 

LEERDOELEN

• Je kunt voorbeelden van warmtebronnen geven.
  
• Je kunt uitleggen hoe chemische of elektrische energie van een warmtebron wordt omgezet in warmte.
  
• Je kunt het verbrandingsschema van aardgas tekenen.
  
• Je kunt het verschil tussen volledige en onvolledige verbranding uitleggen.
  
• Je kunt uitleggen hoe je een koolstofmono-oxidevergiftiging kunt voorkomen.
• Je kunt het verschil in rendement tussen een oudere cv-ketel, een hr-ketel en een vr-ketel uitleggen.

4.1 Warmtebronnen 

Warmtebronnen

Er zijn warmtebronnen die elektrische energie omzetten in warmte. Denk bijvoorbeeld aan een broodrooster, een waterkoker en een föhn. Elektrische energie kan eenvoudig worden omgezet in warmte. 

In andere warmtebronnen wordt een brandstof verbrand. In een open haard is de brandstof hout, in een cv-ketel is de brandstof aardgas en in een barbecue is de brandstof houtskool 

4.1 Warmtebronnen 

Chemische energie

In andere warmtebronnen wordt een brandstof verbrand. In een open haard is de brandstof hout en in een cv-ketel is de brandstof aardgas. 

De energie in een brandstof is chemische energie. Je zet chemische energie om in warmte door de brandstof te verbranden. Hoe meer brandstof wordt verbrand, des te meer warmte er ontstaat.

4.1 Warmtebronnen 

Aardgas als warmtebron

Voor het verwarmen van een huis wordt vaak een cv-installatie gebruikt. In een cv-ketel wordt aardgas verbrand. Daarbij ontstaan gassen die erg heet zijn. Die hete gassen stromen langs een warmtewisselaar. Op die manier wordt het water in de warmtewisselaar verwarmd tot ongeveer 75 °C. Een pomp in de cv-ketel pompt het hete water naar de radiatoren. Daar staat het water weer warmte af. Zo wordt je huis verwarmd. Het water transporteert de warmte dus door het hele huis.

4.1 Warmtebronnen 

Warmtewisselaar

4.1 Warmtebronnen 

Volledige verbranding

Voor de verbranding van aardgas is zuurstof nodig. Zuurstof zit in de lucht. Om het aardgas goed te verbranden, wordt in de branders van de cv-ketel het aardgas vermengd met lucht. Bij een volledige verbranding ontstaan alleen waterdamp en koolstofdioxide. Deze verbrandingsgassen zijn niet giftig.

4.1 Warmtebronnen 

Onvolledige verbranding

Als er niet genoeg zuurstof wordt toegevoerd, zal het aardgas niet volledig verbranden. In dat geval ontstaat er geen koolstofdioxide, maar roet en koolstofmono-oxide. Hetzelfde gebeurt als je de luchtschijf van je brander dichtdraait. Bij onvolledige verbranding van aardgas zie je altijd een gele vlam. Bij volledige verbranding van aardgas zie je een blauwe vlam.

Roet kun je zien als een zwarte aanslag. Koolstofmono-oxide kun je niet zien en ook niet ruiken. Het is een zeer giftig gas. Koolstofmono-oxide wordt ook wel koolmonoxide genoemd. Het gebeurt nog wel dat mensen door koolstofmono-oxide om het leven komen.

4.1 Warmtebronnen 

Duitse toerist dood door CO-vergiftiging

AMSTERDAM – De Amsterdamse politie heeft zondag een 19-jarige Duitser dood aangetroffen in een busje op camping Zeeburg. Het is vrijwel zeker dat de man door koolmonoxidevergiftiging om het leven is gekomen. De politie vermoedt dat de man het ’s nachts koud heeft gekregen en dat hij heeft geprobeerd het busje te verwarmen door een gaspitje aan te steken. Waarschijnlijk heeft het gasstelletje niet goed gebrand.

Gebruik dus altijd een melder.

4.1 Warmtebronnen 

Begrippen en leerdoelen

• Elektrische energie
• Brandstof
• Chemische energie
• Warmtewisselaar
• Volledige verbranding
• Verbrandingsgassen
• Onvolledige verbranding
• Gele en blauwe vlam
• Koolstofmono-oxide

4.2 Brand

LEERDOELEN 4.2

• Je kunt uitleggen wat de ontbrandingstemperatuur van een stof is.
  
• Je kunt de drie voorwaarden noemen waaraan moet zijn voldaan om een brand te laten ontstaan.
  
• Je kunt de drie manieren noemen om een brand te blussen en telkens een voorbeeld geven van zo'n blusmethode.
• Je kunt uitleggen hoe een brandvertrager werkt.

Begrippen

• Ontbrandingstemperatuur
• Brandstof
• Temperatuur
• Zuurstof
• Blusmethodes
• Brandvertrager

Voorwaarden voor verbranding

Benzine vliegt niet zomaar in brand. Je moet het eerst aansteken, bijvoorbeeld met een lucifer. Door de hete, brandende lucifer wordt de benzine warmer. Als de benzine een bepaalde temperatuur bereikt, gaat het branden. 

De temperatuur waarbij een stof gaat branden noem je de ontbrandingstemperatuur. Iedere stof heeft zijn eigen ontbrandingstemperatuur.

De ontbrandingstemperatuur van benzine is ongeveer 270 °C. Eikenhout heeft een ontbrandingstemperatuur van 400 °C. Als benzine of hout eenmaal boven de ontbrandingstemperatuur is, blijft de stof vanzelf branden. De warmte die vrijkomt bij het verbranden zorgt ervoor dat de stoffen boven hun ontbrandingstemperatuur blijven.

Voorwaarden van verbranding

Om een brand te laten ontstaan moet aan drie voorwaarden zijn voldaan:

1) Er moet een brandstof aanwezig zijn.

2) Er moet voldoende zuurstof aanwezig zijn, 

     bijvoorbeeld uit lucht.

3) De temperatuur van de brandstof moet hoger 

     zijn dan de ontbrandingstemperatuur.

Verbranding van een kaars

Als een kaars op tafel staat is al aan twee van de drie voorwaarden voldaan: er is een brandbare stof (kaarsvet) en er is voldoende zuurstof aanwezig. De kaars gaat pas branden als je de lont aansteekt, bijvoorbeeld met een aansteker. De vlam van de aansteker verhit het kaarsvet in de lont tot boven de ontbrandingstemperatuur. Om een brand te laten ontstaan is het dus niet voldoende als er aan één of twee voorwaarden is voldaan. Er moet aan alle drie de voorwaarden tegelijkertijd voldaan zijn. 

Hiervan maak je ook gebruik bij het blussen van brand.

Een brand blussen

Brand is een ongewenste situatie. Als je niet ingrijpt, zal de verbranding steeds sneller en heftiger verlopen. Een brand moet je daarom zo snel mogelijk blussen. Om een brand te blussen moet je minstens één van de voorwaarden voor brand wegnemen. Dat kan op drie manieren.

• Je kunt de brandstof weghalen.
  
• Je kunt de aanvoer van zuurstof (lucht) blokkeren.
  
• Je kunt de stof afkoelen tot onder zijn ontbrandingstemperatuur.

Brandstof weghalen

De brandstof weghalen is vaak lastig. Bij een brand staat de brandstof namelijk in brand. Het gebeurt weleens dat een gas- of olieleiding explodeert en in brand vliegt. Door de afsluiters in de leiding dicht te draaien kun je de aanvoer van nieuwe brandstof stopzetten. De brand dooft dan vanzelf wanneer het gas of de olie uit de leiding is uitgebrand.

Aanvoer van lucht blokkeren

Als je zand op een kampvuur schept, blokkeer je de aanvoer van lucht en dus van zuurstof. Het kampvuur gaat dan uit. Grotere branden kun je zo niet doven. De brandweer gebruikt daarvoor schuim dat over het brandende materiaal wordt gespoten. De laag schuim blokkeert de aanvoer van lucht en daarmee van zuurstof.

2K - 4.2 Brand! 

Afkoelen tot onder de ontbrandingstemperatuur

Door water op de brand te spuiten koel je het brandend materiaal af tot beneden de ontbrandingstemperatuur. Omdat het materiaal erg heet kan zijn en ook nog eens in brand staat, heb je grote hoeveelheden water nodig.

2K - 4.2 Brand! 

Gevolgen voor het milieu

Als dit water in het riool stroomt, neemt het de brandstof mee. Als die brandstof giftig is, kan dat rampzalige gevolgen voor het milieu hebben. Ook is het gevaarlijk voor mensen. Het riool vult zich namelijk met giftige dampen, die via afvoerputjes en toiletten in je huis terecht kunnen komen.

Begrippen en leerdoelen

• Ontbrandingstemperatuur
  
• Brandstof
  
• Temperatuur
  
• Zuurstof
  
• Blusmethodes