Energieverbruik deel 1

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

Duurzame energie

Vermogen

De eenheid van energie is: JOULE

Vermogen is de hoeveelheid energie per seconde 

dus is de eenheid van vermogen: JOULE / sec

oftewel:                                        WATT

1 kiloWatt = 1 kW = 1000 Watt

Symbool voor de eenheid van Energie

1. P
2. E
3. W
4. kWh

Symbool voor de grootheid Energie

1. P
2. E
3. W
4. kWh

Een mobile telefoon heeft een vermogen van 4W. Jantje  wordt gebeld en heeft een  gesprek gedurende 3 min en  24 sec. Gevraagd is de energie die de telefoon heeft verbruikt in Ws

• Gegeven: P = 4 W   t = 3 min en 24 s = 204 s 
•  Gevraagd:  E = ? 
  
• Uitwerking:
• 𝐸 = 𝑃 × 𝑡 
  
• 𝐸 = 4 𝑊 × 204 𝑠 
  
• 𝐸 = 816 𝑊s
  

Een machine heeft 18,31 h aangestaan. Het vermogen is 270 W. Wat was het energieverbruik in kWh ?

•  Gegeven:     t = 18,31 h      P = 270 W = 0,27 kW
  
  
• Gevraagd:   E = ?
• Uitwerking:
• 𝐸 = 𝑃 × 𝑡 
  
• 𝐸 = 0,27 𝑘𝑊 × 18,31 ℎ 
  
• 𝐸 = 4,94 𝑘𝑊h 
  

Na 138,6 min heeft een machine in totaal 0,07 kWh aan energie verbruikt. Wat was het vermogen in W ?

• Gegeven:    t  = 138,6 min = 2,31 h     E = 0,07 kWh 
  
• Gevraagd: P = ? 
  
• Uitwerking:
• 𝑃 =𝐸 /𝑡 
  
• 𝑃 =0,07 𝑘𝑊ℎ / 2,31ℎ 
  
• 𝑃 = 0,03 𝑘𝑊 = 30 𝑊 
  

Kun jij het vermogen ook berekenen?

Wet van behoud van energie

Alle energie blijft ergens. Het verdwijnt niet. Het wordt alleen omgezet in een andere energievorm. Meestal is deze "afval" energie een vorm van warmte. 

Het rendement is nooit 100%

Soorten energie

Kinetische energie, heeft te maken met je snelheid: 

Zwaarte-energie, heeft te maken met je hoogte:

Veerenergie:

Wrijvingsenergie (warmte):

Chemische energie (Binas tabel 28B):

Bij energie-omzettingen heb je te maken met een rendement: 

Onthoud: 1 kubieke meter = 1000 liter

Energie-omzettingen

Bijvoorbeeld: een auto rijdt vanuit stilstand een heuvel op.

E​k​​=​2​​1​​mv​2​​

E​z​​=mgh

E​v​​=​2​​1​​Cu​2​​

Q=F​w​​s

E​ch​​=r​v​​V of r​m​​m

η=​E​totaal​​​​E​nuttig​​​​=​E​chem​​​​E​motor​​​​

→1m​3​​=1000L

E​m​​→E​k​​+E​z​​met E​m​​=ηE​ch​​

WS

https://www.wetenschapsschool.nl/chapter/Energie_0_Soorten+energie.html

Noem de energievormen bij de volgende situatie:
Een föhn heeft een verwarmingsspiraal en een ventilator.

1. Elektrisch naar elektrisch
2. chemisch naar beweging + warmte
3. Elektrisch naar warmte + beweging
4. Straling naar elektrische energie

Noem de energievormen bij de volgende situatie:
Een accu zorgt voor de noodverlichting.

1. Elektrisch naar elektrisch
2. chemisch naar beweging + warmte
3. Elektrisch naar warmte + beweging
4. Straling naar elektrische energie

Noem de energievormen bij de volgende situatie:
Een raket wordt vanaf een lanceerinstallatie recht omhooggeschoten.

1. Elektrisch naar elektrisch
2. chemisch naar beweging + warmte
3. Elektrisch naar warmte + beweging
4. Beweging naar zwaarte energie

Noem de energievormen bij de volgende situatie:
Planten groeien door fotosynthese in zonlicht.

1. Elektrisch naar elektrisch
2. chemisch naar beweging + warmte
3. Elektrisch naar warmte + beweging
4. Straling naar elektrische energie

Noem de energievormen bij de volgende situatie:
Een auto trekt op en rijdt op (vloeibaar) aardgas.

1. Elektrisch naar elektrisch
2. chemisch naar beweging + warmte
3. Elektrisch naar warmte + beweging
4. Straling naar elektrische energie

Noem de energievormen bij de volgende situatie:
Een raket wordt vanaf een lanceerinstallatie recht omhooggeschoten.

1. Chemische energie
2. Bewegingsenergie
3. zwaarte-energie
4. lichtenergie

energie omzetten

Bij het omzetten van energie van de ene vorm in de andere gaat er nooit energie verloren, dat wil zeggen. De hoeveelheid energie voor de energie-omzetting is precies gelijk aan de hoeveelheid energie na de energie-omzetting, dit noemt men de wet van behoud van energie!

wet van behoud van energie:

Energie voor = energie na

Wet van behoud van energie

E​totaal⋅erin​​=E​totaal⋅uit​​

rendement

Hoe hoger het rendement van een apparaat is, des te meer energie gunstig wordt omgezet. men streeft dus altijd naar een zo hoog mogelijk rendement! Bekijk de voorbeelden hieronder en bedenk dat het gebruiken van LED lampjes dus veel energie zuiniger is dan het gebruik van gloeilampen.

Duurzaam energieverbruik

Rendement geeft aan hoeveel van de toegevoerde energie gebruikt wordt voor een nuttige energiesoort.

Rendement - zonneboiler

Je wil zoveel mogelijk energie 

uit de zon halen.

Bij een elektriciteitcentrale wordt slechts een klein deel van de energie uit brandstof omgezet in elektriciteit.

Veel energie wordt met koelwater afgevoerd 

(60% energie gaat verloren)

Rendement

Rendement is hoe goed energie benut wordt.

bijvoorbeeld:

Van 100J wordt slechts 70J verbruikt.

Het rendement is dus 70%

Het rendement van een kolecentrale is dus 40%

Rendement

Het rendement van een HR ketel is boven de 95%

Minder dan 5% gaat verloren

Op zoek naar een beter rendement...

• Zonnecellen in 1954 hadden een 4% rendement
  
• In 2010 had een zonnecel een rendement van 42%
  

Ook belangrijk: - Goedkoop produceren

                                - Materiaal van productie moet niet snel op zijn

Rendement berekenen

blz 165

3,8 J van 6,5 J energie wordt omgezet in licht door een gloeilamp. Wat is het rendement van de gloeilamp?

1. 171%
2. 58%
3. 37%
4. 15%

Voorbeeld:

Een gloeilamp krijgt 200 J elektrische energie.

De lamp zet 40 J om in licht en 160 J om in warmte. 

Hoe groot is het rendement van deze gloeilamp?

Oplossing:

Gegeven: Enut is 40 J

                     Etot is 200 J

Gevraagd: rendement

Oplossing: 

                        n = 40/200 x 100% = 20%

Rendement: Pappa heeft voor Vaderdag een nieuwe koffiezet apparaat gekocht. Op de verpakking staat 1200 W. Bij het koffie zetten wordt 200 W aan nuttige vermogen gebruikt.

 Gegeven: P_toe = 1200 W        P_nut = 200W  

Gevraagd: η = ?

Uitwerking:                                            %

• η = (200 /1200) x 100% 
• η = 17%

                            

η=​Ptoe​​Pnut​​⋅100

Toegevoerde energie Maja heeft een föhn gekocht. De föhn heeft een rendement van 75%. De föhn levert 1,5 kWh aan nuttige warmte. Bereken het energie verbruik.

• E_toe = E_nut / η x 100%             E = 1,5 /75 x 100
• E_toe = 2 kWh

η=​Ptoe​​Pnut​​⋅100

uitwerking

Gegeven

gegeven:  η = 75%       Enut = 1,5 kWh        

gevraagd:

gevraagd:   Etoe = ?                               

Nuttige energie: Maarten heeft een GSM gekocht. De accu levert 2400 Ws aan energie. De telefoon heeft een rendement van 55%. Bereken de nuttige energie

• E = Enut/η x 100%  
•  E = 1,5 /75 x 100
• E_toe = 2 kWh

η=​Ptoe​​Pnut​​⋅100

uitwerking

Gegeven

gegeven:  η = 55%     Etoe = 2400 Ws                                                                                                           

gevraagd:

gevraagd:   Enut = ?                                           

In een CV-ketel wordt de chemische energie omgezet in warmte. In een bepaalde periode gebruikt de ketel 140 KJ aan energie. Daarvan wordt 119 KJ omgezet in warmte. Bereken het rendement.

In een CV-ketel wordt de
chemische energie omgezet in warmte. In een bepaalde periode gebruikt de ketel 140 KJ aan energie. Daarvan wordt 119 KJ omgezet in warmte. Bereken het rendement.

Als de boormachine wordt gebruikt wordt deze warm. De totale warmte die tijdens 10 seconde boren wordt geproduceerd is 

1600 J. De totale hoeveelheid opgenomen  energie is 4000 J. Bereken het rendement.

Als de boormachine wordt
gebruikt wordt deze warm. De totale warmte die tijdens 10 seconde boren wordt geproduceerd is 1600 J. De totale hoeveelheid opgenomen  energie is 4000 J. Bereken het rendement

In een spaarlamp wordt per seconde 500 J omgezet in  licht. het rendement van deze lamp is 20%. Bereken de totale hoeveelheid  energie in de vorm van  straling(licht) die per seconde wordt omgezet.

In een spaarlamp wordt per
seconde 500 J omgezet in  licht. het rendement van deze lamp is 20%. Bereken de totale hoeveelheid  energie in de vorm van  straling(licht) die per seconde wordt omgezet.

 Het rendement van een stofzuiger is 35%. De totale hoeveelheid nuttig gebruikte energie is 560 KJ. Bereken de energie die de 

stofzuiger gebruikt uit het net.

 Het rendement van een
stofzuiger is 35%. De totale hoeveelheid nuttig gebruikte energie is 560 KJ. Bereken de energie die de 

stofzuiger gebruikt uit het
net.

Het rendement van een gewone lamp is 5%. Er wordt in totaal 800 KJ uit het elektriciteitsnet opgenomen. Hoeveel energie gaat er 'verloren'? 

Het rendement van een
gewone lamp is 5%. Er wordt in totaal 800 KJ uit het elektriciteitsnet opgenomen. Hoeveel energie gaat er 'verloren'? 

Een Aquariumpomp heeft een opgenomen vermogen van 45 W. Het rendement is 40%. Bereken de nuttig gebruikte energie?  

Een Aquariumpomp heeft
een opgenomen vermogen van 45 W. Het rendement is 40%. Bereken de nuttig gebruikte energie?