6.2 brandstoffen verbranden

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

6.2 Brandstoffen verbranden

Wat gaan we doen

herhalen paragraaf 1

Uitleg paragraaf 2

Zelfstandig werken

6.1; Je kunt

• vier elektrische warmtebronnen noemen 
• energie-stroomdiagrammen van een warmtebron tekenen en toelichten.
  
• berekenen hoeveel warmte een elektrische warmtebron in een bepaalde tijd levert.
  
• verbanden tussen temperatuur, tijd en warmte meten en weergeven in een diagram.
  

Energie herhaling

symbool: E

eenheid: Joule (J)

1 kJ = 1 kiloJoule = 1000 J = 1000 Joule

1 MJ = 1 megaJoule = 1.000.000 J = 1.000.000 Joule

Elektrische warmte Q = E = P x t (let op bij Q geen kWh maar J 

6.2 leerdoelen; Je kunt

• drie voorbeelden geven van warmtebronnen die chemische energie verbruiken.
  
• berekeningen uitvoeren met de verbrandingswarmte van een brandstof.
  
• het reactieschema van de volledige verbranding van aardgas noteren.
  
• uitleggen waarom je bij gastoestellen voor voldoende luchttoevoer moet zorgen.
  
• beschrijven hoe je op een veilige manier met een gasbrander kunt werken.
• uitleggen hoe aardgas wordt gewonnen, bewerkt en over het land verdeeld.

Herhaling:

• de temperatuur omrekenen van graden Celsius (°C) naar kelvin (K), en omgekeerd.

Warmtebronnen

Elektrische warmtebron:     Elektrische energie ➞  warmte

Brandstof als warmtebron: Chemische energie ➞ warmte 

Chemische energie is in een stof is opgeslagen, en is dus om te zetten in andere vormen van energie.

verbrandingswarmte

Elke brandstof heeft zijn eigen verbrandingswarmte. 

Dat is de hoeveelheid warmte die een bepaalde hoeveelheid brandstof kan leveren. 

Deze kan bijvoorbeeld gegeven zijn in Joule per gram, joule per kubieke centimeter, Joule per kubieke meter of Megajoule per kilogram

Hoeveel energie levert een brandstof? Hier gaan we na de vakantie pas mee rekenen!

Elke stof heeft een verbrandingswarmte.

• Verbrandingswarmte is een soort energie
• Is de hoeveelheid warmte-energie die vrijkomt bij het verbranden van  1 gram of 1                 van een bepaalde brandstof. 
• Eenheid van verbrandgingswarmte is Joule per kubieke centimeter  (               ) 

                of 

       Joule per kilogram (            )

• Hoe hoger de verbrandingswarmte, hoe meer energie het geeft.

cm​3​​

​cm​3​​​​J​​

​kg​​J​​

Rekenen aan verbrandingswarmte

Dit is meer inzicht! De formule moet je uit de eenheid halen. Deze staat niet als losse formule in Binas

Verbrandingswarmte = Joule per kg

Verbrandingswarmte(E)=​kg​​J​​

opdracht

Uit proeven blijkt dat er voor vijf minuten douchen met een waterbesparende douchekop ongeveer 3 MJ warmte nodig is.

Hoeveel m³ aardgas moet daarvoor worden verbrand?

1.  verbrandingswarmte aardgas 32 MJ/m³ 
   Totale verbrandingswarmte = 3 MJ
2. Hoeveel m³ is er nodig?
3. Formule haal je uit de eenheid  
4. INVULLEN!!  en omschrijven                                                   ➞    3/32= 0,09375 m³ 
5. Er is  0,09375 m3 aardgas nodig voor vijf minuten douchen.

Verbrandingswarmte(E)=​m​3​​​​MJ​​

32(​m​3​​​​MJ​​)=​Gevraagd(m​3​​)​​3(MJ)​​

Branddriehoek

• Ontbrandingstemperatuur: de temperatuur waarbij een brandstof in brand vliegt.

• als je van de 3 brandvoorwaarden er 1 weghaalt doof je de brand.

Soorten vlammen

• Onvolledige verbranding (gele vlam door 

       gloeiende roetdeeltjes)

       Er ontstaat roet en koolstofmono-oxide 

       door te weinig zuurstof.

koolstofmono-oxide is giftig! Het is een geur- kleur en smaakloos gas, daardoor is het extra gevaarlijk

• Volledige verbranding (blauwe en 

       kleurloze  vlam)
       Geen rook, meer dan genoeg zuurstof.

       Er ontstaat koolstofdioxide en water.

Wanneer gaat het het snelst?

Als alle deeltjes van de brandstof tegelijk verbranden, er is dan precies genoeg zuurstof.

                            Explosie!

Volledige en onvolledige verbranding

Volledige verbranding

• Voldoende zuurstof
  
•  Er ontstaat H₂O (l) en CO₂ (g)
  

Onvolledige verbranding

• Onvoldoende zuurstof
  
• Er ontstaat CO(g) en/of roet
  

Volledige verbanding aardgas

Als je aardgas mengt met lucht en aansteekt, verbrandt het methaan in het aardgas. 

De stikstof reageert niet. 

Als de hoeveelheid lucht groot genoeg is, verbrandt het methaan volledig. Daarbij ontstaan koolstofdioxide en waterdamp. Het reactieschema is:

                              methaan + zuurstof → koolstofdioxide + water

Koolstofmono-oxide

onvoldoende zuurstof ➞  onvolledige verbranding. 

koolstofmono-oxide ontstaat: een reukloos, kleurloos en zeer giftig gas. 

Een verstopte luchttoevoer is dan ook levensgevaarlijk: ieder jaar komen er mensen om het leven door vergiftiging met koolstofmono-oxide.

Volledige verbranding

Onvolledige verbranding

Duurzame brandstoffen, HV100

100% Hydrotreated Vegetable Oil en wordt ook wel biodiesel of blauwe diesel genoemd. 

Gemaakt uit plantenresten en ander organisch restmateriaal.

Doordat de planten reeds CO₂ uit de atmosfeer hebben opgenomen, wordt de uitstoot bij verbranding van de HVO100 gecompenseerd. ‘Well-to-wheel’ is de reductie van (nieuwe) CO₂ maar liefst 89 procent.

www.brabant.nl

6.2 leerdoelen; Je kunt

• drie voorbeelden geven van warmtebronnen die chemische energie verbruiken.
  
• berekeningen uitvoeren met de verbrandingswarmte van een brandstof.
  
• het reactieschema van de volledige verbranding van aardgas noteren.
  
• uitleggen waarom je bij gastoestellen voor voldoende luchttoevoer moet zorgen.
  
• beschrijven hoe je op een veilige manier met een gasbrander kunt werken.
• uitleggen hoe aardgas wordt gewonnen, bewerkt en over het land verdeeld.

Herhaling:

• de temperatuur omrekenen van graden Celsius (°C) naar kelvin (K), en omgekeerd.

Maak

Paragraaf 6.2

Online test-jezelf

eventueel extra oefeningen met formulewerk