H11 Energie 4KGT

• Natuurkunde / Scheikunde
• Middelbare school
• vmbo t
• Leerjaar 4

Energie

Hoofdstuk 11

Leerdoelen 4K

Fossiele brandstoffen

Paragraaf 1

Leerdoelen 4TL

Fossiele brandstoffen

• Aardgas, aardolie en steenkool zijn fosiele brandstoffen
• Andere belangrijke energiebronnen zijn: zonlicht, wind en uranium.
• Toepassingen van fossiele branstoffen zijn:

1. Verwarming van gebouwen.
2. Wegvervoer en vliegverkeer.
3. Opwekking van electriciteit.

Energiecentrales

• Bij het verbranden van een brandstof wordt chemische energie omgezet in warmte.
• Die warmte kun je omzetten in elektrische energie.
• Dit wordt in energiecentrales op grote schaal gedaan.
• Een kerncentrale gebruikt een kernbrandstof zoals bijvoorbeeld uranium om energie op te wekken.

Elektrische energie

• Je kunt elektrische energie uitrekenen met behulp van de volgende formule:  
• E is de hoeveelheid geleverde energie in joule (J)
• P is het elektrisch vermogen van de centrale in watt (W)
• t is de tijd die de centrale heeft gewerkt in seconden (s)

E=P⋅t

Een energiecentrale heeft een vermogen van 40.000mW geleverd over 1 uur. Hoeveel elektrische energie heeft de energiecentrale geleverd?

Gegevens

•  
•  
•  

Gevraagd

•  

Oplossing

Conclusie:

Afvalwarmte

• Het is niet mogelijk om alle chemische energie om te zetten in elektrische energie. 
• De warmte die overblijft noem je afvalwarmte.

Zure regen en smog

• Sommige gassen die ontstaan bij het verbranden van brandstoffen en zijn schadelijk voor het milieu.
• Voorbeelden hiervan zijn Zwaveldioxide (SO2) en stikstofoxiden (NOx)
• Deze veroorzaken smog en zure regen.
• Zure regen is schadelijk voor planten en bomen.

Zure regen en smog

• Smog is een geelbruine nevel.
• Smog irriteert de ogen en beschadigt slijmvliezen, ogen en luchtwegen.

Leerdoelen check 4K

Leerdoelen check 4TL

Zonne-energie

paragraaf 2

Leerdoelen 4K

Leerdoelen 4TL

Stralingsenergie

• De energie in zonlicht wordt stralingsenergie genoemd.
• Zonne-energie wordt ook gebruikt door planten om glucose te maken. Dit wordt fotosynthese genoemd. 

Zonnepanelen

• Zonnepanelen worden gebruikt om stralingsenergie om te zetten in elektrische energie.
• Een zonnepaneel levert onder ideale omstandigheden           300 W.
• Dit maximale vermogen wordt piekvermogen genoemd.

Het rendement van een zonnepaneel

• Het rendement van een zonnepaneel is maar ongeveer 16%.
• Het rendement van een zonnepaneel kun je berekenen met de volgende formule:  
• rendement =

• OF rendement =                                                                x 100%

Afgegeven elektrische energie

Opgenomen elektrische energie

________________________________

x 100%

afgegeven vermogen

opgenomen vermogen

________________________

Het rendement van een zonnepaneel

•   =            x 100%                 of                                  x 100% =

•   = het rendement in procenten (%)
• E_af = de afgegeven elektrische energie in joule (J)
• E_op = de opgenomen stralingsenergie in joule (J)
• P_af = Het afgegeven vermogen in watt (W)
• P_op = Het opgenomen vermogen in watt (W)

η

E_af

E_op

____                       

η

____                       

P_af

P_op

η

Mijnheer Di-Paolo heeft op zijn dak 1 zonnepaneel liggen. Het zonnepaneel neemt 400J aan stralingsenergie op. Het zonnepaneel geeft vervolgens 48J aan energie af. Wat is het rendement van het zonnepaneel?

Gegevens

•  
•  
•  

Gevraagd

•  

Oplossing

Conclusie:

Leerdoelen check 4K

Leerdoelen check 4TL

Lezen en maken met potlood

• 4K → blz 144 - 154
• 4GT → blz 139 - 150

Windenergie

paragraaf 3

Leerdoelen 4K

Leerdoelen 4TL

Bewegingsenergie

• Doordat lucht beweegt heeft hij bewegingsenergie.
• Windmolens gebruikte deze bewegingsenergie voor graan te malen, hout te zagen of water weg te pompen.
• Tegenwoordig worden windmolens gebruikt voor het opwekken van energie.

Bewegingsenergie

• Des te sneller iets beweegt des te groter de bewegingsenergie. 
• Des te groter de massa des te groter de bewegingsenergie.

Bewegingsenergie berekenen

• De bewegingsenergie (of kinetische energie) kun je berekenen met de volgende formule: 

• E_k= de bewegingsenergie in joule (J)
• m = de massa n kilogram (kg)
• v = de snelheid in meter per seconde (m/s)

Ek=0,5⋅m⋅v​2​​

Bas is bezig een spijker in een plank te slaan. De hamer heeft een massa van 500 gram. Hij raakt de spijker met een snelheid van 8 m/s. What is de kinetische energie van de hamer?

Gegevens

•  
•  
•  

Gevraagd

•  

Oplossing

Conclusie:

Windturbine

1. De wind laat de bladen en de lage-snelheidsas draaien.
2. Een tandwielenkast laat de hoge-snelheidsas dan draaien. Dit gaat een stuk sneller dan op de lage-snelheidsas.
3. De hoge-snelheidsas drijft een generator aan die elektrische energie opwekt.
4. Een transformator maakt de elektrische energie hoger.
5. De energie wordt aan het elektriciteitsnet geleverd.

Het vermogen van een windturbine

• Een belangrijke eigenschap is het piekvermogen. Dit is het maximale elektrische vermogen van een windturbine.
• Grote windturbines hebben een piekvermogen van ongeveer 5MJ per seconde!

Geen wind dus de turbine kan ook niet draaien. Dit zorgt er ook voor dat de windturbine dus geen vermogen heeft.

A

De wind is hier een stuk sneller. Er kan dus ook vermogen geleverd worden door de windturbine.

B

Hier kan de windturbine niet sneller draaien. Een computer zorg ervoor dat hij niet sneller gaat draaien zodat hij niet doordraait. Hier is het piekvermogen bereikt.

C

Dynamo

• Werkt ongeveer hetzelfde als een generator.
• Voor een eenvoudige dynamo heb je maar 2 onderdelen nodig: een spoel en  een permanente magneet.

Dynamo

• 4a. Er wordt een magneet in de spoel geschoven. De stroommeter slaat uit naar rechts.
• 4b. Geen beweging dus ook geen stroom.
• 4c. De magneet wordt uit de spoel gehaald. Stroommeter gaat naar links

Dynamo

• Het magneetveld veranderd in een spoel.
• Hierdoor ontstaat er een steeds veranderende wisselspanning.
• Als je hier een apparaat aan koppelt verandert de stroom ook van richting en ontstaat er wisselstroom.

Leerdoelen check 4K

Leerdoelen check 4TL

Lezen en maken met potlood

• 4GT → blz 151 - 164
• 4K → blz 155 - 168

Waterkracht

Paragraaf 4

Leerdoelen 4K

Leerdoelen 4TL

Elektriciteit van een stuwmeer

• in berachtige gebieden worden stuwdammen aangelegd.
• Deze stuwdammen houden het water in de rivier tegen.
• In deze stuwdam wordt een waterkrachtecentrale gebouwd
• Als het water hoog genoeg staat laat de centrale water door zodat ze elektriciteit op kunnen wekken. 

Via pijpleidingen stroomt het water van het stuwmeer omlaag.

1.

Het stromende water brengt de schoepen van een waterturbine in beweging.

2.

De waterturbine drijft een generator aan die elektrische energie opwekt.

3.

De energie wordt via het elektriciteitsnet aan woningen en bedrijven geleverd.

4.

Zwaarte-Energie

• Zwaarte-Energie of Potentiele energie ontstaat door hoogte verschil.
• Je kunt de Zwaarte-Energie berekenen met:                                   
•       Ez = De zwaarte-energie in joule (J)
• m = de massa van het voorwerp in kilogram (kg)
• g = de zwaartekracht in newton per kilogram (N/kg)
• h = de hoogte van het onderwerp in meter (m)

Ez=m⋅g⋅h

10N/kg

?

In een waterkrachtcentrale stroomt elke seconde 200,000 gram water. Het hoogte verschil is 30 meter. Bereken de zwaarte energie.

Gegevens

•  
•  
•  

Gevraagd

•  

Oplossing

Conclusie:

Zwaarte-energie en bewegingsenergie

• E_z op het hoogste punt = E_k op het laagste punt.
• Als je een bal omhoog schopt dan... 
• Op het hoogste punt dan...
• Als de bal omlaag valt dan...
• Als de bal helemaal beneden is dan...

E_z wordt hoger, E_k wordt lager 

E_z = groot, E_k = 0

E_z neemt toe en E_k neemt af

E_z = 0 E_k = groot

Liam schiet een bal recht omhoog. Hij trapt deze bal 6 meter de lucht in. Bereken de snelheid die de bal had toen hij geschoten werd.

Gegevens

•  
•  
•  

Gevraagd

•  

Oplossing

Conclusie:

Energiebronnen vergelijken

• Hoeveel kost de energie die je uit de energiebron haalt?
• Kan de energiebron op den duur uitgeput raken?
  
• Is de energiebron altijd of alleen af en toe beschikbaar? *
• Wat zijn de gevolgen voor het mileu?

Huiswerk voor vrijdag

• We gaan een practicum doen. 
• Je krijgt een maatbeker met warm water.
• Het is aan jullie om die maatbeker na 10 minuten zo warm mogelijk te houden.
• Hier zijn een paar spelregels voor:

1. Je mag de vloeistof niet verwarmen (dus geen vuur etc.)
2. De temperatuur moet gemeten kunnen worden met een thermometer.
3. Jullie krijgen vrijdag maximaal 20 minuten om de opstelling te bouwen.
4. [e-mail] over vragen en 

Leerdoelen 4K

Leerdoelen 4TL

Lezen en maken met potlood

• 4GT → blz 165 - 176
• 4K → blz 169 - 181

Energie besparen

Paragraaf 5

Leerdoelen 4K

Leerdoelen 4TL

De wet van behoud van energie

• Deze wet zegt alleen iets over de hoeveelheid energie.
• Bij energie-omzettingen gaat nooit energie verloren.
• Er komt ook nooit nieuwe energie bij.
• De totale hoeveelheid energie is voor en na de energie-omzetting even groot. 
• Veel van de energie bij energie-omzetting is geen bruikbare vorm van energie.

Zuinig zijn met energie

• Energie besparen gaat vooral over waardevolle soorten energie zoals chemische en elektrische energie.
• Voordelen hiervan zijn:

1. Je energierekening gaat omlaag.
2. Het is beter voor het milieu
3. Het spaart grondstoffen en kostbare ruimte.  

• Je kunt energie besparen door energiezuinige apparaten te kopen.
• Je kunt ook energie besparen door je manier van leven te veranderen.

Het rendement van lampen

Gloeilamp:

• Tot 2010 veel gebruikt
• Laag rendement
• Produceerde veel warmte
• Werden lang gebruikt omdat ze goedkoop waren.
• In 2012 werd de verkoop van gloeilampen verboden.

Het rendement van lampen

Spaarlampen:

• Na 1980 op de markt gekomen.
• Rendement 4x zo hoog als de gloeilamp.
• Produceerde veel minder warmte.

Het rendement van lampen

Ledlamp:

• Na 2010 werd dit de meeste gebruikte lamp.
• De zuinigste lamp die je kunt kopen.
• Rendement is 10x zo hoog als de gloeilamp.
• Gaan veel langer mee dan gloeilampen.
• Zijn duurder.

Het energieverbruik berekenen

• Je kunt het energieverbruik berekenen met de volgende formule:  

• E = het elektrische energieverbruik in kilowattuur (kWh)
• P = Het elektrische vermogen in kilowatt (kW)
  
• t = de tijd die het apparaat heeft gewerkt in uur (h)
• Soms moet je Elektrische energie van J naar kWh omrekenen. 
• 1kWh = 3,6*10⁶ J

E=P⋅t

Een gloeilamp van 20 W wordt vervangen voor een ledlamp van 2 W. Hij denkt dat de lamp ieder 1000 uur per jaar brandt. 1 kWh kost 30 cent. Hoeveel geld wordt er per jaar bespaard?

Gegevens

•  
•  
•  

Gevraagd

•  

Oplossing

Conclusie:

Het energielabel

• Elektrische apparaten hebben meestal een energielabel.
• Dit energielabel geeft aan hoeveel elektrische energie het apparaat gebruikt.

Leerdoelen 4K

Leerdoelen 4TL

Lezen en maken met potlood

• 4GT → blz 128 - 189
• 4K → blz 134 - 195

Volgende les volledige hoofdstuk af!

Ik kom de boeken controleren!