Direct zoeken




 

.

energie omzetten

Wet van behoud van energie ❸

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 ❸

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 ❸

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
     

 

 

 

Arbeid ❹

uitleg

Om een zware kist op te tillen moet je een kracht zetten (afbeelding.1). Dit kost energie . Hoe hoger je de kist wilt tillen, hoe meer energie dit kost. Deze energie noemen we arbeid . Je kunt de arbeid berekenen door de kracht te vermenigvuldigen met de afstand waarover je die kracht zet. De kracht wordt gemeten in newton en de afstand in meters. De eenheid van arbeid wordt daarom wel eens gegeven als newton maal meter, Nm. Je spreekt Nm uit als " newtonmeter ". Omdat arbeid een energie is wordt ook de eenheid Joule gebruikt. Hierbij geldt dat 1 joule = 1 Nm.   Afbeelding 1

 

Om een voorwerp tot stilstand te brengen moet je een kracht uitoefenen (afbeelding.2). De nettokracht op de fietser verricht arbeid . De energie voor deze arbeid komt van de bewegingsenergie . Bovenin het plaatje zie je een fietser die hard remt. De kracht die gezet wordt is groter en daardoor is de remweg kleiner. Onderin het plaatje zie je dezelfde fietser. Dit keert remt de fietser minder hard. De snelheid is voor beiden gelijk dus de bewegingsenergie is ook gelijk. De kracht is kleiner dus moet de remweg langer zijn om dezelfde arbeid te verrichten.   Afbeelding 2

 

Een kreukelzone maakt een auto veiliger door de remweg van de inzittenden te vergroten (afbeelding.3). Voor de duidelijkheid is de achterkant van de auto als meetpunt genomen, maar hetzelfde geldt voor de plekken van de inzittenden.

Tijdens een botsing moet de bewegingsenergie van de inzittenden gebruikt worden. Als de bewegingsenergie 0,0 is staan ze pas stil. Hiervoor moet er een nettokracht op de inzittenden werken. Door de kreukelzone wordt de remweg van de rest van de auto langer. Hierdoor wordt de remweg van de inzittenden ook groter. De grotere remweg voor de inzittenden betekent dat er een kleinere kracht nodig is om de bewegingsenergie weg te nemen.
  Afbeelding 3

 

Je kunt rekenen met de formule W = F x s   Video 1 (0:02:24)

 

links & downloads


arbeid introductie
(0:04:48)

autocrashes animatie
(0:11:31)
     

 

NASK1/V/1-1

 

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

 

Omrekenen tussen watt en J/s ❸

uitleg

Voor elektrische energie gebruiken we vaak de eenheid kilowattuur (kWh). Er zijn nog andere soorten energie zoals licht en warmte . Deze vormen van energie meten we vaker met de eenheid joule (J). Een vermogen van 1,0 watt betekent dat er 1,0 joule per seconde aan energie omgezet wordt.  
Voorbeeld 1

1 joule per seconde = 1 watt

1 J/s  =  1 W

 

NASK1/K/5-9

 

| + -