Energie

Paragraaf 1: Energie omzetten

• Energiesoorten:

  1) Elektrische energie 4) Bewegingsenergie / Kinetische energie

  2) Chemische energie 5) Zwaarte-energie

  3) Warmte energie 6) Stralingsenergie

• Energiebron: Iets dat energie levert, opslagplaats voor energie. Voorbeeld is de zon.

• Onuitputtelijke energiebronnen zijn duurzaam, bijvoorbeeld de zon.

• Een apparaat dat energie in andere energie omzet is een energieomzetter, bijvoorbeeld een föhn.

• Bij een energieomzetter kan je een energiestroomdiagram tekenen. Hierin geef je aan hoeveel energie (& wat voor soort) hij verbruikt en wat hij er vervolgens mee doet.

• Als de hoeveelheid energie bij de omzetting voor en na gelijk is, heet dat de wet van behoud van energie. Vaak stop je er meer nuttige energie in dan dat je terugkrijgt, dus de kwaliteit van de energie is daalt.

• Energie wordt gemeten in de eenheid Joule (J).

  → Een 25 W zet in één seconde 25 J elektrische energie om in warmte en licht

  → Om 1 liter water te verwarmen van 20-100 graden, is daar ong. 336 kJ voor nodig.

• 1 kJ = 1000 J = 1,0 x 10(3) J

• 1 mJ = 1000000 J = 1,0 x 10 (6) J

Paragraaf 2: Elektrische energie omzetten in warmte

• Je kan elektrische energie meten in joule → E = P x T (E in J, P in W, T in sec)

• Je kan elektrische energie ook meten in kilowattuur (kWh)

  → 1 kWh = 1000 W x 1 uur = 1000 J/s x 3600 s = 3,6 mJ

• Alle elektriciteitsmeters werken nog wel op kWh, omdat dit makkelijker is.

• Hoeveel warmte nodig is voor het verwarmen van een bepaalde hoeveelheid water kun je meten met een warmtemeter.

• Soortgelijke warmte is hoeveel warmte die nodig is om 1 g van een stof 1 graad in temperatuur te laten stijgen.

• Q = c x m x ΔT ( Q in J, c in J/g x graden, m in g, ΔT in graden)

  → ΔT = Teind – Tbegin

Paragraaf 3: Chemische energie omzetten in warmte

• Hoeveel warmte een hoeveelheid brandstof kan leveren → verbrandingswarmte.

• Rendement: Hoeveelheid nuttige energie t.o.v. alle energie.

• Rendement= h.v.h. nuttig gebruikte energie : totale h.v.h. energie x 100 %

η = Enut : Eop x 100%

• Hoe bepaal je het rendement van een geiser?

  1) Lees af hoeveel m3 aardgas er verbrand is, hoeveel L water opgewarmd is en meet met een thermometer hoeveel graden de temperatuur is gestegen.

Paragraaf 4: Elektriciteit opwekken

• Elektrische energie wordt opgewekt in een elektriciteitscentrale, dit is als het ware gewoon één hele grote energieomzetter. Hij zet namelijk chemische energie (fossiele brandstoffen (o.a. aardgas, kolen of olie)) om in elektrische energie en afvalwarmte.

• Werking van een elektriciteitscentrale:

  1) Door branders wordt een brandstof verbrandt. Hierdoor wordt water verhit en komt er stoom vrij.

  2) De stoom spuit met hoge snelheid tegen schoepen van de turbine. Hierdoor gaat de as van de turbine ronddraaien.

  3) Aan deze as is een generator gekoppeld, als de as draait wordt hierin stroom opgewekt.

  4) De stroom wordt naar de condensor geleid. Hier condenseert de stroom en wordt het in een ketel gepompt, het condenseren gebeurt met behulp van koelwater uit een meer. Ook kan het steeds hergebruikt worden, maar dan wordt het tussendoor weer opnieuw gekoelt in koeltorens. Hierin staat het koelwater zijn warmte af aan de lucht.

• De meeste elektriciteitscentrales hebben een rendement van ong. 40%. De rest wordt als afvalwarmte door het koelwater afgevoerd, en in sommige steden wordt dit gebruikt als stadsverwarming. Het wordt dan in grote pijpen naar woonwijken en door radiatoren in woonhuizen gepompt.

• In sommige fabrieken wekken ze hun eigen elektriciteit op, en gebruiken de afvalwarmte om er dan weer iets nuttigs mee te doen, bijvoorbeeld het koken van een mengsel. Zo'n fabriek maakt dan gebruik van een warmtekrachtkoppeling.

• Waarschijnlijk zullen er in de toekomst steeds meer (kleine) warmtekrachtcentrales komen, omdat deze meestal een dubbel zo hoog rendement hebben.

• Fossiele brandstoffen zijn erg gewild omdat ze een erg grote energiedichtheid hebben. Dit is de hoeveelheid energie die een energiedrager (accu, benzine etc.) kan leveren per kg. Soms worden er ook biobrandstoffen (hout etc.) gebruikt, maar meestal gemengd met f.b.

• In kerncentrales wordt soms uranium gebruikt, hierdoor ontstaat warmte die wordt gebruikt om stroom te maken. Het afval dat overblijft is kernafval en zendt radioactieve straling uit. Gelukkig is maar een paar procent van de totale elektriciteitsproductie kern-.

• Duurzame energiebronnen zijn bronnen die nooit opraken, maar zijn erg duur om om te zetten in elektrische energie, en is het aandeel dus maar een paar procent.

• Windmolens zijn erg handig, maar ze kunnen niet heel veel energie opwekken. (230MW)

• In een waterkrachtcentrale wordt de zwaarte-energie van water gebruikt. Het water gaat van een hoge naar een lage plek, waardoor het waterturbines in beweging brengt en deze drijven de generatoren aan. Het opgewekte vermogen hangt af van het verval (hoogteverschil van het water voor en na centrale) en het debiet (hoeveelheid water die per seconde door de centrale stroomt).

• Een zonnepaneel bestaat uit zonnecellen. Deze bestaan weer uit twee lagen silicium. Het licht dat hierop valt wordt (voor een groot deel) de cellen omgezet in elektrische energie doordat elektronen van de ene laag naar de ene laag overspringen en hierdoor een spanning ontstaat. Hierdoor kan hij als een batterij elektrische energie leveren. Dit heet fotovoltaïsche omzetting.

Paragraaf 5: Energie in voedsel

• Je lichaam produceert warmte door voedingsstoffen te verbranden. Er wordt dus chemische energie omgezet in warmte. Je gebruikt ze ook om te kunnen bewegen.

• Op veel levensmiddelen wordt de energiewaarde aangegeven, je kunt dit vergelijken met de verbrandingswarmte.

• 'Light'-versies van producten hebben een lagere energiewaarde, hierin zijn suikers en vetten verminderd of vervangen door alternatieve stoffen met een lagere energiewaarde zoals bijvoorbeeld zoetstoffen in frisdranken.

• De energiebehoefte van een meisje en jongen van 14 jaar zijn 9,6 mJ en 12,6 mJ.

• In een bomcaloriemeter meet je de energie-inhoud van voedingsstoffen.