Hoofdstuk 5, Energie

Natuurkunde samenvatting Hoofdstuk 5. Energie.

Energiesoorten: naast elektrische en chemische energie, warmte, geluid en licht is er ook nog: • Bewegingsenergie: de energie die een voorwerp heeft dankzij zijn massa en snelheid. • Zwaarte-energie: de energie die een voorwerp heeft dankzij zijn massa en hoogte boven de grond. Energiebronnen: deze kunnen energie leveren. Een energiebron kun je beschouwen als een opslagplaats van energie. Enkele voorbeelden van energiebronnen zijn: de zon, fossiele brandstoffen, een batterij en de wind. Fossiele brandstoffen: aardolie, aardgas en steenkool. Ze zijn op dit moment de meest gebruikte energiebronnen voor het opwekken van elektriciteit. • Aardolie: een vloeibare fossiele brandstof. Een elektriciteitscentrale gebruikt het (naast andere fossiele brandstoffen) om er elektriciteit mee op te wekken. • Aardgas: een gasvormige fossiele brandstof. Thuis verbrand je aardgas voor het verwarmen van water en om eten te koken. Een elektriciteitscentrale gebruikt aardgas (naast andere fossiele brandstoffen) voor de opwekking van elektriciteit. • Steenkool: een vaste fossiele brandstof. Steenkool wordt gebruikt in elektriciteitscentrales om er elektriciteit mee op te wekken. Duurzame energiebronnen: wind, waterkracht en zonlicht. Duurzaam betekent dat deze bronnen niet opraken. • Windmolen: in een windmolen (windturbine) wordt de energie van bewegende lucht (wind) gebruikt om elektrische energie op te wekken. • Zonnecel: deze kan zonne-energie (voor een deel) omzetten in elektrische energie. Eenheid van energie: de joule is de eenheid van (alle soorten) energie. 1kJ= 1000 J= 1,0· 10³J. 1 mJ= 1 000 000 J= 1,0· 10 J
Energie-omzetters: deze zetten een bepaald soort energie om in een andere vorm van energie. Een voorbeeld is een batterij. Een batterij zet chemische energie om in elektrische energie. Chemische energie: de energie die in stoffen zit. Warmtemeter: Soortelijke warmte: de hoeveelheid warmte die nodig is om 1 g van een stof 1°C in temperatuur te laten stijgen, noem je de soortelijke warmte (c) van die stof. De soortelijke warmte is een stofeigenschap. Elektriciteitscentrale: hierin wordt de elektrische energie opgewekt die je thuis gebruikt. De centrale is één grote energie-omzetter. De chemische energie die aanwezig is in de fossiele brandstoffen aardgas, steenkool of olie, wordt (uiteindelijk) omgezet in elektrische energie. Constantaan: een legering van koper, nikkel en mangaan. Het bijzondere aan deze legering is dat haar weerstand ook bij hogere temperatuur constant blijft. Huisinstallatie: het netwerk van elektriciteitsleidingen dat in elk woonhuis is aangelegd. (I,U)-diagram: de grafiek waarin de stroomsterkte is uitgezet tegen de spanning. Kerncentrale: hierin wordt elektrische energie opgewekt uit kernbrandstoffen zoals uranium. Kilowattuurmeter: hierop kun je aflezen hoeveel elektrische energie thuis verbruikt is. Overbelasting: als er te veel elektrische apparaten op één groep zijn aangesloten, wordt de totale stroomsterkte te groot. Er treedt dan overbelasting op. Rendement: geeft het percentage opgenomen (omgezette) energie (E(op)) aan dat nuttig wordt gebruikt. Het rendement kun je berekenen met de formule: Enut η = Eop (Etot) х 100% Verbrandingswarmte: de hoeveelheid warmte (in joule) die vrijkomt, als je een bepaalde hoeveelheid brandstof verbrandt. Vermogen: het vermogen van een elektrisch apparaat geeft aan hoeveel elektrische energie het per seconde verbruikt. Je kunt het vermogen berekenen met de formule: vermogen = spanning × stroomsterkte. Of in symbolen: P = U × I.

Aantekeningen bij het hoofdstuk.

Ein х η = Q η = rendement (de waarde moet, in decimalen, tussen de 0 en 1 liggen) η · Ein = Q· m· c· ΔT
Q η = Ein х 100% Q= m· c· ΔT
m = massa van de stof (in gram) c = soortelijke warmte van de stof ΔT= Te -Tb (temperatuurverschil) (Te= eindtemperatuur, Tb= begintemperatuur). η· P· t = m· c· ΔT (P= vermogen, watt= Joule per seconde (J/s), altijd in Joule) (t = tijd in seconden)

Voorbeeld.

Gasbrander η = 60% (=0,6) Hoeveel m³ aardgas is er nodig? η · Egas= m· c· ΔT
0,6· ?= 8988
Egas= 14980J
14980
32·10^6 = 468,1· 10^6 m³