2.) H6 warmte paragraaf 2 chemische energie

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

H6 energie

soorten energie

Er bestaan vele soorten energie, zo heb je energie nodig om te kunnen bewegen. Bewegingsenergie noemt men in de natuurkunde kinetische energie. Om te kunnen bewegen is energie nodig, deze energie krijg je door te eten en de energie uit dit eten te verbranden in je lijf. De energie die in brandstoffen (dus ook voedsel) zit opgeslagen noemt men chemische energie. wanneer je een trap of berg op loopt, dan kost dit ook energie. Echter eenmaal boven op de berg zou je op een slee naar beneden kunnen glijden (of van de berg af kunnen springen, maar dit is niet raadzaam ;)). wanneer je naar beneden gaat wordt de energie die je hebt opgebouwd tijdens het omhoog gaan weer omgezet in een beweging/snelheid. de energie die je opbouwt tijdens het omhoog gaan noemt met potentiele energie / zwaarte energie. Er zijn nog meer soorten, te denken valt aan elektrische energie, stralingsenergie (o.a. licht) en warmte energie.

paragraaf 2

chemische energie 

Verbrandingswarmte

Werking gasbrander

Volledige en onvolledige verbranding 

Indicatoren

MAC-waarde

Kelvin omrekenen

chemische energie

chemische energie is de energie die zit opgeslagen in brandstoffen , zoals hout, aardgas of lampolie. Deze chemische energie komt vrij bij de verbranding in de vorm van warmte. Echter kun je ook chemische energie vinden in minder voor de hand liggende brandstoffen, zoals een banaan, boterham of plakje kaas. Deze voedingsmiddelen steek je dan ook niet letterlijk in brand, maar ons lichaam is wel in staat om deze voedingsmiddelen te verbranden om er energie uit vrij te maken. De warmte die vrij komt bij de verbranding van brandstoffen noemt men de verbrandingswarmte. De verbrandingswarmte korten we af met de letter r. De verbrandingswarmte van verschillende stoffen kun je terug vinden in BINAS tabel 19.

chemische energie

- Ech = Chemische energie (stookwaarde)

                            

gassen╱vloeistoffen⟶E​ch​​=r​v​​⋅V

vaste⋅stoffen⟶E​ch​​=r​m​​⋅m

m = massa in kg

V = volume in m^3

r = stookwaarde/verbrandingswarmte

      in J/kg of J/m^3

vaste.stoffen⟶E​ch​​=r​m​​⋅m

Stookwaarden van brandstoffen —> BINAS tabel 19

voorbeeld som chemische energie

Yvette heeft 2,8kg hout en steekt dit in brand. Hoeveel energie levert dit op?

voorbeeld som chemische energie

m = 2,8 kg = 2.800g

r = verbrandingswaarde van hout opzoeken in BINAS

r = 16.000J / g

Ech = r x m

Ech = 16.000 x 2.800 = 44.800.000 J = 44,8MJ

In brandstoffen zit chemische energie opgeslagen.

1. juist
2. onjuist

Chemische energie is hetzelfde als warmte.

1. juist
2. onjuist

In welke tabel in BINAS kun je de stookwaarden van vloeistoffen vinden?

Thabita verbrand 5,2kg hout in haar houtkachel. Hoeveel warmte ontstaat er door het verbranden van dit hout? Je mag er vanuit gaan dat alle chemische energie wordt omgezet in warmte. Geef je antwoord in joule. Noteer alleen het getal. Geen eenheid.

Een radiator wordt verwarmd met behulp van heet water. Dit hete water wordt verwarmd door aardgas (groningsaardgas) te verbranden. Er wordt op een dag 4,7m^3 aardgas verbrand. Hoeveel chemische energie wordt er aangeleverd door 4,7m^3 aardgas te verbranden? Geef je antwoord in joule. Noteer alleen het getal. Geen eenheid.

In een auto wordt tijdens een ritje van 54km 3,2 L benzine verbrand. Hoeveel bewegingsenergie levert dit op? Je mag er vanuit gaan dat 85% van de chemische energie Wordt omgezet In beweging ( de andere 15% in warmte). Geef je antwoord in joule. Geef alleen het antwoord zonder eenheid.

absolute nulpunt

Moleculen gaan sneller bewegen wanneer de temperatuur toeneemt. Wanneer de temperatuur dus afneemt, dan neemt de bewegingssnelheid van de moleculen af. Meneer Kelvin ontdekte dat hij de moleculen zo ver af kon koelen dat ze niet meer bewogen. Kouder dan deze temperatuur kan het dus niet worden. De koudste temperatuur mogelijk is -273 graden Celsius, omdat het niet kouder kan worden dan deze temperatuur noemde hij dit het absolute nulpunt en gaf dit de waarde 

0 Kelvin.

-273 graden Celsius = 0 Kelvin

0 graden Celsius = 273 Kelvin

omrekenen Kelvin

Graden Celsius —> Kelvin 

Kelvin —> Graden Celsius

+273

-273

omrekenen oefenen

-273 graden Celsius = 0 Kelvin

0 graden Celsius = 273 Kelvin

25 graden Celsius = .............. Kelvin

-7 graden Celsius = ............... Kelvin

............... graden Celsius = 283 Kelvin

............... graden Celsius = 375 Kelvin

Antwoorden omrekenen 

-273 graden Celsius = 0 Kelvin

0 graden Celsius = 273 Kelvin

25 graden Celsius = ....298... Kelvin

-7 graden Celsius = ...266... Kelvin

...10... graden Celsius = 283 Kelvin

...102... graden Celsius = 375 Kelvin

gasbrander aansteken

gasbrander

In een gasbrander wordt methaan verbrand.

—>  De gasknop bepaald de hoeveelheid gas en dus de grootte (hoogte) van de vlam.

—> Luchtregelring bepaald de kleur en temperatuur van de vlam.

 luchtregelring dicht: dan verbrand aardgas onvolledig (tekort aan zuurstof) —> gele vlam (dit heet de pauzevlam) 

Luchtregelring open: dan verbrand aardgas volledig (voldoende zuurstof) —> blauwe of kleurloze vlam

Pauzevlam (oranje)

Je mag nooit verwarmen met de pauzevlam, omdat: 

1.) deze vlam niet warm genoeg is

2.) er ontstaat roetaanslag (zwarte aanslag) op de practicum materialen

volledige en onvolledige verbranding

Voor de verbranding van brandstoffen is zuurstof nodig. Bij voldoende zuurstof verbranden brandstoffen volledig. Bij volledige verbranding ontstaan de gassen waterdamp en koolstofdioxide, dit zijn onschuldige gassen. wanneer er te weinig zuurstof is, dan verbranden brandstoffen onvolledig. bij onvolledige verbranding ontstaan de gassen waterdamp, koolstofmono-oxide en er ontstaat een vaste zwarte stof, namelijk: roet. koolstofmono-oxide is een zeer giftig en dodelijk gas dat je niet kunt waarnemen, omdat het geen kleur, geur en smaak heeft die wij mensen kunnen waarnemen.

volledige en onvolledige verbranding

Luchtring open: volledige verbranding:

* blauwe vlam

* voldoende zuurstof

* reactie: 

brandstof + zuurstof (gas) —> koolstofdioxide (gas) + water (gas)

Luchtring dicht: onvolledige verbranding:

* gele (oranje) vlam

* onvoldoende zuurstof

* reactie:

brandstof + zuurstof (gas) —> koolstofmono-oxide (gas) + water (gas) + roet

indicatoren

Een indicator is een stofje waarmee je de aanwezigheid van een andere stof kunt aantonen. Wanneer je koolstofdioxide wilt aantonen, dan gebruik je hiervoor de indicator “helder kalkwater”. als helder kalkwater in aanraking komt met koolstofdioxide dan wordt het troebel. helder kalkwater is dus de indicator voor koolstofdioxide. kopersulfaat (witte vaste stof) is de indicator voor water. kopersukfaat wordt namelijk blauw bij aanraking met water.

indicatoren

Een indicator is een stofje waarmee je de aanwezigheid van een andere stof kunt aantonen. 

helder kalkwater is de indicator voor koolstofdioxide en wordt bij aanraking met koolstofdioxide troebel.

kopersulfaat (witte vaste stof) is de indicator voor water en wordt bij aanraking met water blauw.

Met welke vlam verwarm je vloeistoffen in een indampschaaltje?

1. Gele vlam
2. Kleurloze vlam
3. Blauw ruisende vlam

Hoe regel je de kleur van de vlam

1. Gaskraan
2. Gasknop
3. Luchtregelring
4. Door goed te ventileren

Met welke kraan, knop of ring regel je of de brander het aardgas volledig verbrand.

1. Gaskraan
2. Gasregelknop
3. Luchtring

Welke stof ontstaat er NIET bij onvolledige verbranding.

1. Koolstofmonoxide-oxide
2. Koolstofdioxide
3. Waterdamp
4. Roet

Waarom noemt men CO gas (koolstofmonoxide-oxide) een sluipmoordenaar?

1. Je kunt het niet zien
2. Je kunt het niet ruiken
3. Je kunt het niet proeven
4. Al deze antwoorden zijn juist

Bekijk de afbeelding en beantwoord de volgende vraag: was er in het huis sprake van volledige of onvolledige verbranding?

1. Volledige verbranding
2. Onvolledige verbranding
3. Dat kun je niet zeggen

MAC-waarde

MAC-waarde staat voor maximaal aanvaardbare concentratie.

De MAC-waarde geeft aan hoeveel er van een bepaalde stof in een ruimte aanwezig mag zijn zonder dat dit gezondheidsproblemen geeft.

Bijv. 

MAC-waarde asbest 5mg/m^3

Dan mag er in een ruimte van 1m^3 dus niet meer dan 5mg asbest aanwezig zijn.

Is de ruimte groter, bijv. 10m^3 dan ga er dus 10 x zo veel (5 x 10 = 50mg) asbest aanwezig zijn.

MAC-waarde

Tim gaat bij scheikunde een brander practicum doen waarbij  12 branders even op de pauzevlam staan, hierbij ontstaat in totaal 296 mg CO-gas. Het lokaal is 11,0m lang, 7,5m breed en 3,0m hoog.De MAC-waarde voor CO-gas is 33 mg/m^3. Zijn de leerlingen in gevaar bij deze concentratie CO-gas?

Antwoord MAC-waarde

l = 11,0 m                  MAC-waarde voor CO-gas is 33 mg/m^3.

b = 7,5 m

h = 3,0 m                 Er ontstaat 296 mg CO gas 

Inhoud lokaal = l x B x h

Inhoud lokaal = 11,0 x 7,5 x 3,0

Inhoud lokaal = 247,5 m3

296 / 247,5 = 1,195…. = 1,2mg/m3

De leerlingen lopen geen gevaar, want 1,2 mg/m3 is minder dan de MAC-waarde van 33 mg/m3