Direct zoeken




 

.

Hoofdstuk 5 - Verbranden en verwarmen

{access 2.Docent,4.SuperAdmin}

docenten uitwerkingen

 

...  
werkboek met
opgaven en practica

 

   

uitwerkingen van
het werkboek

{/access}

introductie

 

 

5.1 - Verbranding

{access 2.Docent,4.SuperAdmin}

docenten materiaal en lesplanning

1.materiaal

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.lesplan

Min Wat Materiaal
5 leerlingen komen binnen, nemen plaats en pakken hun spullen voor zich. -

2.materiaal

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.lesplan

Min Wat Materiaal
5 leerlingen komen binnen, nemen plaats en pakken hun spullen voor zich. -

3.materiaal

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.lesplan

Min Wat Materiaal
5 leerlingen komen binnen, nemen plaats en pakken hun spullen voor zich. -
15 Bespreken van opgaven van vorige week.  
30 leerlingen werken zelfstandig aan de opgaven van het werkboekje. Docent loopt rond voor hulp, uitleg en begeleiding.  

{/access}

uitleg

Drie soorten vlammen ❸

uitleg

De brander kent drie soorten vlammen (afbeelding 1). De gele vlam ontstaat wanneer de luchtschijf helemaal gesloten is. Hierdoor komt er te weinig zuurstof bij de vlam voor een goede verbranding . Een deel van het gas verbrandt niet goed waardoor er roetdeeltjes ontstaan. Deze roetdeeltjes beginnen door de hoge temperatuur in de vlam te gloeien. De blauwe vlam ontstaat wanneer de luchtschijf iets open gedraaid is. De verbranding is nu wel volledig. Er ontstaan geen roetdeeltjes die de vlam geel kleuren. We zeggen de vlam is kleurloos, in werkelijkheid zie je een lichte blauwe gloed. De ruisende blauwe vlam ontstaat wanneer de luchtschijf ruim open gedraaid is. Er ontstaat een kern in de vlam die een lichter blauwe kleur heeft. De vlam geeft een ruisend geluid .

 
  Afbeelding 1

 

NASK2/K/5-4

 

Koolstofdioxide ❸

uitleg

In veel brandstoffen zit het element koolstof. Wanneer je het element koolstof volledig verbrand krijg je koolstofdioxide . Op zichzelf is koolstofdioxide niet zo gevaarlijk. Het komt van nature voor in de lucht en we ademen het zelf ook uit. In de afgelopen jaren is de hoeveelheid koolstofdioxide in de lucht gestegen. De grote hoeveelheid brandstoffen die we als mensheid verbranden blijkt hiervan de oorzaak. Koolstofdioxide heeft in de atmosfeer als functie de warmte straling van de zon vasthouden. De hoge concentraties koolstofdioxide veroorzaken het versterkte broeikaseffect .    

 

 

 

Het broeikaseffect

uitleg

De zon verwarmt de aarde. Het licht dat van de zon op de aarde schijnt wordt omgezet in warmte . Met deze warmte alleen zou de gemiddelde temperatuur op aarde ongeveer -18 graden Celsius zijn. Door het broeikaseffect wordt een deel van de warmte die de aarde uitstraalt weer terug gekaatst (afbeelding 1). Eén van de belangrijkste broeikasgassen die warmte terugkaatst is koolstofdioxide , (CO2)
De temperatuur op aarde is hierdoor gemiddeld zo'n 15 graden Celsius. Het broeikaseffect maakt leven op aarde dus mogelijk. Sinds de industriële revolutie is de hoeveelheid koolstofdioxide in de lucht gestegen met zo'n 46%. De gemiddelde temperatuur op aarde stijgt hierdoor. Dit heeft nadelige gevolgen voor al het leven op aarde.
  Afbeelding 1

 

links & downloads


natuurlijk broeikas effect (0:02:13)

het versterkt broeikaseffect (0:02:24)

broeikaseffect
   

 

NASK1/K/6-3 en NASK2/K/5-3

Koolstofmonoxide ❸

uitleg

Bij de onvolledige verbranding van brandstoffen komt roet vrij. In een gele vlam zijn het kleine deeltjes roet die gloeien door de warmte van de vlam die voor de gele kleur zorgen. Bij een onvolledige verbranding kan ook koolstofmonoxide ontstaan. Dit is een kleurloos en reukloos gas dat bovendien giftig is. Omdat koolstofmonoxide geen geur heeft, wordt het nog wel eens een sluipmoordenaar genoemd. Thuis kan bijvoorbeeld in de cv-ketel een onvolledige verbranding optreden als de luchtaanvoer ervan verstopt raakt (afbeelding 1). Er ontstaat koolstofmonoxide dat zich langzaam door het huis verspreid. Om ongelukken te voorkomen kun je daarvoor koolmonoxide -melders kopen.   Afbeelding 1

 

 

 

Zwaveldioxide ❸

uitleg

Brandstoffen van bijvoorbeeld auto's, boten en vliegtuigen bevatten het element zwavel. Bij verbranding hiervan ontstaat zwaveldioxide . Dit gas is schadelijk voor de luchtwegen. Daarnaast reageert zwaveldioxide met het water in de lucht. Hierbij ontstaat een zuur . Zwaveldioxide veroorzaakt zure regen dat planten en sommige gebouwen en monumenten aantast. Om de stijging van zwaveldioxide in onze lucht te voorkomen zijn allerlei maatregelen genomen. Zo worden brandstoffen ontzwaveld. Dit betekent dat de zwavel uit de brandstof wordt verwijderd. En er zit een katalysator in de uitlaat van bijvoorbeeld auto's. De katalysator haalt de stikstofdioxide uit de uitlaatgassen voordat ze de uitlaat uitkomen.    

 

 

 

 


 

5.2 - Wat is warmte?

{access 2.Docent,4.SuperAdmin}

docenten materiaal en lesplanning

1.materiaal

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.lesplan

Min Wat Materiaal
5 leerlingen komen binnen, nemen plaats en pakken hun spullen voor zich. -

2.materiaal

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.lesplan

Min Wat Materiaal
5 leerlingen komen binnen, nemen plaats en pakken hun spullen voor zich. -

3.materiaal

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.lesplan

Min Wat Materiaal
5 leerlingen komen binnen, nemen plaats en pakken hun spullen voor zich. -
15 Bespreken van opgaven van vorige week.  
30 leerlingen werken zelfstandig aan de opgaven van het werkboekje. Docent loopt rond voor hulp, uitleg en begeleiding.  

{/access}

uitleg

Warmte-transport ❸

uitleg

Warmte kan zich op drie manieren verplaatsen. Door geleiding , stroming of in de vorm van straling .

Stroming
De radiator van een centrale verwarming verwamt de lucht om zich heen (afbeelding 1). Deze warmte lucht zet uit. Daardoor wordt de dichtheid van de warme lucht kleiner is dan de dichtheid van de koudere lucht er omheen. Hierdoor stijgt de warme lucht. Langs het plafond koelt deze lucht af en zinkt naar de bodem. Ook bij een kampvuur onstaat een stroming van lucht (afbeelding 2). Deze vorm van warmte -transport kan ook voorkomen in vloeistoffen (video 1)
Bij stroming verplaatst dus de stof en neemt de warmte mee.

 
  Afbeelding 1

 

Video 1 (0:01:36)
  Video 2 (0:01:08)
 
Afbeelding 2

 

Geleiding
Bij vaste stoffen kan de stof niet verplaatsen. Als je een vaste stof verwarmt gaan de moleculen in die stof sneller/harder trillen . Deze trilling geven ze aan elkaar door omdat ze elkaar aanstoten. Zo kan de metalen staaf die Yogi gebruikt uiteindelijk erg warm worden (afbeelding 2).

Straling
De derde manier van warmte -transport is straling . Het gaat dan om de onzichtbare vorm van licht die we infrarood noemen. Deze straling wordt ook wel warmtestraling genoemd. Net als licht beweegt warmtestraling in rechte lijnen. Van een kampvuur komt vaak veel warmtestraling (afbeelding 2). Die is dan goed te voelen, vooral als je dichtbij bent. Met een warmtecamera kun je warmtestraling zien (afbeelding 3). Zo kun je bijvoorbeeld uitzoeken waar je huis warmte verliest.
  Afbeelding 3

 

links & downloads


warmte transport
(0:02:33)

misvattingen over warmte (0:03:59) EN
     

 

NASK1/K/6-2

 

Warmte isoleren

uitleg

Warmte kan zich op drie manieren verplaatsen. Om de warmte effectief te isoleren moet je alle drie de vormen van warmtetransport tegen gaan.

Het verplaatsen door warmtegeleiding is makkelijk tegen te gaan door het juiste materiaal te kiezen. Warmtegeleiding is een stofeigenschap . Hout, plastic , glas en kunststoffen laten warmte slecht door. Alle metalen laten warmte juist goed door. Daarom is de punt van een soldeerbout van metaal en het handvat van kunststof .

Het verplaatsen door stroming is moeilijker tegen te gaan. Om je huis te isoleren kun je kiezen voor dubbele beglazing. Je kunt ook kiezen voor vacuümglas. Bij vacuümglas zit er tussen de ruiten een vacuüm. Hierdoor kan de warmte niet door stroming van het éne stuk glas naar het andere. In een thermosfles zie je ditzelfde ook terug. De thermosfles heeft twee wanden van glas. Daar tussen zit een vacuüm.

Het verplaatsen door warmtestraling is weer wat makkelijker te isoleren . Het is namelijk een vorm van licht . Licht kun je weerkaatsen en warmtestraling ook. Daarom is het pak van de brandweerman in afbeelding 3 ook reflecterend. Zo heeft hij minder last van de warmtestraling van het vuur.
 
   

 

Afbeelding 1
  Afbeelding 2
  Afbeelding 3

 

NASK1/K/6-4

 

 

 

5.3 - Energie

{access 2.Docent,4.SuperAdmin}

docenten materiaal en lesplanning

1.materiaal

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.lesplan

Min Wat Materiaal
5 leerlingen komen binnen, nemen plaats en pakken hun spullen voor zich. -

2.materiaal

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.lesplan

Min Wat Materiaal
5 leerlingen komen binnen, nemen plaats en pakken hun spullen voor zich. -

3.materiaal

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.lesplan

Min Wat Materiaal
5 leerlingen komen binnen, nemen plaats en pakken hun spullen voor zich. -
15 Bespreken van opgaven van vorige week.  
30 leerlingen werken zelfstandig aan de opgaven van het werkboekje. Docent loopt rond voor hulp, uitleg en begeleiding.  

{/access}

uitleg

Wet van behoud van energie

uitleg

Alle levende wezens en machines hebben energie nodig voor alles dat ze doen. Energie gaat nooit verloren. Energie kan niet in het niets verdwijnen en energie kan ook niet uit het niets ontstaan. Dit wordt ook wel "de wet van behoud van energie " genoemd. Toch wekken wij als mensen wel steeds nieuwe energie op. Waar blijft al deze energie dan?
Er zijn een aantal vormen van energie :

Energie kan van vorm veranderen. We noemen dit een energieomzetting (afbeelding 1). Een energieomzetting is alleen nooit volledig. Het rendement is nooit 100%. Wanneer je een lamp aanzet thuis wordt elektrische energie omgezet in licht . Maar de lamp maakt er ook warmte van. Deze warmte is nutteloos en lijkt te verdwijnen in de lucht. Daarom moeten we steeds weer nieuwe energie opwekken.

  Afbeelding 1

 

 

 

Van warmte naar elektriciteit

uitleg

In elektriciteitscentrales wordt vaak een brandstof verwarmt om elektriciteit te maken. Denk bijvoorbeeld aan steenkool, aardolie of aardgas (afbeelding 1). De fossiele brandstof wordt verbrand in een oven. Hierin lopen buizen waar water in zit meestal opgepompt van een nabije rivier. De warmte van de oven verandert het water in stoom. De stoom komt onder hoge druk en met grote snelheid uit de buizen. De stoom blaast tegen de bladen van een turbine een soort windmolen. Die draait hierdoor met hoge snelheid . De draaiende beweging van de turbine laat een generator draaien die de elektriciteit opwekt.   Afbeelding 1

 

links & downloads


elektriciteit opwekken
(0:00:24)

electriciteitscentrale
(engels)
     

 

NASK1/K/6-6

 

Van elektriciteit naar warmte

uitleg

We gebruiken vaak elektriciteit in ons dagelijks leven. Met elektriciteit kunnen we bijvoorbeeld warmte maken. Denk maar eens aan het strijkijzer, de straalkachel, föhn en broodrooster (afbeelding 1). Bij al deze voorbeelden wordt warmte uit elektriciteit gemaakt. Door elektriciteit met een grote stroomsterkte door een draad te sturen wordt de draad warm. Door de weerstand in de draad gaat de draad gloeien en zend veel warmte uit.   Afbeelding 1

 

NASK1/K/6-6

 

Alternatieve energiebronnen ❸

uitleg

Om het mileu te sparen moeten we als mensheid manieren bedenken om de koolstofdioxide uitstoot in de wereld te verminderen. Hiervoor worden steeds nieuwe manieren bedacht. Zo bestaan er al langer alternatieve elektriciteitscentrales zoals de waterkrachtcentrale, windturbine en het zonnepaneel. Deze leveren elektriciteit die we groene stroom noemen omdat ze opgewekt zijn op een duurzame manier. Er zijn nog veel meer oplossingen bedacht.

stadsverwarming
In een elektriciteitscentrale wordt vaak water verwarmt om stoom te maken. Dit warme water werd vroeger na gebruik geloosd in de rivieren. Dit is slecht voor de planten en dieren in de rivier. Het is ook nog eens verloren energie . Door dit water met buizen te vervoeren naar de huizen in de omgeving kun je de huizen verwarmen met energie die anders verspild zou worden.

warmtekrachtkoppeling
In een normale cv-ketel wordt aardgas verbrand om warm water te maken voor de verwarming en de warmwaterkraan. Een warmtekrachtkoppeling ( wkk ) is eigenlijk een kleine elektriciteitscentrale in huis. Bij het maken van elektriciteit maakt de wkk ook veel warmte , net als een normale elektriciteitscentrale . Deze warmte wordt weer gebruikt voor het maken van warm water voor de verwarming en de warmwaterkraan.

zonneboiler
Een plaat op het dak van een gebouw vangt de warmte van zonlicht op (afbeelding 1). Door deze plaat lopen buizen gevuld met water . Dit water wordt rondgepompt zodat het steeds warmer wordt. Wanneer er in het gebouw warm water nodig is hoeft het alleen nog misschien een beetje bij verwarmt te worden door de verwarmingsketel. De meeste energie komt dus van de zon.

biobrandstof
De brandstof voor bijvoorbeeld auto's, brommers en vliegtuigen wordt gemaakt van aardolie. Hierdoor komt er veel extra koolstofdioxide in de atmosfeer. Maar je kunt deze brandstof ook maken uit de resten van planten en dieren die nog niet zo lang geleden gestorven zijn (afbeelding 2). Bij het verbranden komt net zoveel koolstofdioxide vrij als dat er door deze planten en dieren is opgenomen. Er is een kringloop waarbij geen extra koolstofdioxide ontstaat.
 
Afbeedling 1


Afbeelding 2

 

links & downloads


Energy Future: Nieuwe bronnen (0:19:12)

vragen bij Energy Future: Nieuwe Bronnen
     

 

 

 

Rendement ❸

uitleg

Op een gloeilamp, spaarlamp of LED lamp staat hoeveel vermogen deze heeft. Als je een gloeilamp van 75 watt aanzet wordt er 75 joule per seconde omgezet. De elektrische energie wordt niet alleen in licht energie omgezet. Een deel van de elektrische energie wordt omgezet in warmte energie . Omdat een lamp bedoeld is om licht te maken noemen we de warmte energie die hij afgeeft 'nutteloze energie '. De licht energie noemen we de 'nuttige energie '. Hoeveel procent van de energie omgezet wordt in nuttige energie noemen we het rendement (afbeelding 1). Een spaarlamp van 40 watt die 14 joule aan licht per seconde geeft heeft een rendement van 35% (voorbeeld 1).   Afbeelding 1

 

Afbeelding 2


Apparaat Rendement (%)
gloeilamp 5
TL-buis (dik) 20%
spaarlamp 35%
TL-buis (dun) 50%
LED -lamp 50%
 
Video 1 (0:03:57)
 
Voorbeeld 1

Ptot = 40 W  =  40 J/s
Enut = 14 J
ƞ = ?
 
Etot = 40 J

ƞ = ( Enut  :  Etot )  x  100%

ƞ = ( 14  :  40 )  x  100%

ƞ = 35 %

 

NASK1/K/5-10

 

 

 

| + -