DISTRICOLLIES BEREKENING DISTRICOLLIESCHEMA HELDER BLOU Verzameld uit de dampkring Zuurstof . Ademhaling Helder: in ruststand 3,5 ml O2 per minuut per kilogram lichaamsmassa, hoog dit op met 20% voor de werkstand. De massa van Helder is 75 kg. De dichtheid van O2 is 1,4 kg/m3. Dus Helder verbruikt per jaar 3,5. 10-6 . 1,4 . 60 . 24 . 365 . 75 . 1,2 = 232 kg O2/jaar. . Verbranding aardgas: Helder verbruikt 17,5 kg CH4 per jaar (zie onder aardgas), dat komt overeen met =1094 mol CH4. Per mol CH4 is 2 mol O2 nodig. De molmassa van O2 is 32 gram, dus jaarlijkse zuurstofbehoefte is 1094 . 2 . 0,032 = 70 kg O2. . Verbranding benzine: jaarlijks verbrand Helder 720 kg benzine om met zijn auto vooruit te kunnen komen . Schematiseer de verbranding van benzine tot de verbranding van C 10H22 : C10H22 + 15,5 O2 → 10 CO2 + 11 H2O De molmassa van C10H22 is 0,144 kg. Dus jaarlijks verbrand Helder = 5000 mol C10H22. Voor deze verbranding is 5000 . 15,5 = 77500 mol O2 nodig of wel 77500 . 0,032 = 2480 kg O2 . Totale collectie van zuurstof uit de atmosfeer ten behoeve van Helders eigentovers: 232 + 70 + 2480 = 2782 kg O2/jaar. Kooldioxide. . Lindeboom. Naast het huisje staat een hele grote lindeboom die door fotosynthese er steeds een jaarring bij krijgt. Deze boom is eigendom van Helder en de toestandsveranderingen die deze boom ondergaat vallen onder de eigentovers van Helder. Deze linde zal eeuwen blijven staan. De boom heeft geschematiseerd een stam lang 6 m met diameter 0,6 m en een jaarringdikte van 5 mm. Jaarlijks komt er 2 . π . 0,3 . 0,005 . 6 = 0,06 m3 hout bij. Stel de dichtheid ρ = 600 kg/m3 dan komt er jaarlijks 0,06 . 600 = 36 kg hout bij. Het lindehout bestaat grotendeels uit cellulosepolymeren, gevormd uit glucosemoleculen, die door fotosynthese in het bladgroen verkregen worden. De molmassa van glucose C6H12O6 is 0,18 kg. Jaarlijks worden dus = 200 mol C6H12O6 gevormd. De bruto-formule voor de fotosynthese van glucose is: Vorming 6 H2O(l) + 6 CO2 + zonlicht > C 6H12O6 + 6 O2 Hiervoor is 200 . 6 = 1200 mol CO2 ingevangen of wel 1200 . 0,044 = 53 kg CO2 En hiervoor is 1200 mol O2 gevormd of wel 1200 . 0,032 = 38 kg O2 En hiervoor wordt 1200 mol H2O opgenomen of wel 1200 . 0,018 = 21 kg H2O Neerslag/waterdamp . Lindeboom. Hierboven is reeds geschat dat de linde jaarlijks 21 kg H2O tot zich neemt. Zonnewarmte . Lindeboom. Bereken de reactiewarmte Hf Vorming 6 H2O(l) + 6 CO2 + zonlicht > C 6H12O6 + 6 O2 Hf 6 . -285 6 . -393 -1274 6. 0 Δ = 2116 J/mol C6H12O6 , dus jaarlijks wordt 200 . 2116 = 0,4 . 106 J zonne-energie door de linde ingevangen. Daarom is het in de zomer zo heerlijk koel onder de groene linde. Verzameld uit de plantenwereld Groente, fruit, graan en plantaardige olie en vet Zie de bijlage Berekening menu Helder Blou.
Ondergoed, overhemd Bedoeld is alle katoenen textiel, dus ook beddelakens en dergelijke. Dit was bij Helder ongeveer 10 kg per jaar. Hout . Meubels. Helder bleef zijn hele leven dezelfde stoelen, tafels, bedden en kasten gebruiken. Stel de massa van het geheel op 1200 kg en de gebruiksperiode op 60 jaar, dan is de jaarbehoefte 20 kg hout/jaar. . Huisje Helder verbruikt 19 kg bouwhout/jaar van zijn huisje. Zie hierna onder baksteen. . Bielzen Verzameld uit de dierenwereld Vlees en zuivel Zie het menu van Helder in de bijlage. Trui, sok Bedoeld is alle wollen textiel, dus ook dekens en dergelijke. Dit was bij Helder ongeveer 5 kg/jaar. Verzameld uit de bodem Drinkwater Helder gebruikt 50 liter/dag voor wassen, wc, drinken, vaatwasmachine en wasmachine, dus jaargebruik 18000 kg water Aardgas Meteraflezing. Helder gebruikt jaarlijks 700 m3 aardgas voor de gaskachel en het gasstel. De dichtheid ρ = 0 833 kg/m3 bij 1 bar en 273°K. Stel in de leiding is de overdruk 30 mBar en de T = 283°K. Met P . V = R . T geldt dan ρ1030mB = . . 0,833 = 0,827 kg/m3. Dus Helder gebruikt 700 . 0,827 = 597 kg aardgas per jaar. Stroom . Meteraflezing. Helder gebruikte 1500 kWu = 1500 . 1000 . 3600 = 5400 . 106 J/jaar . Electrische trein. Helder reisde jaarlijks per trein s =5000 km. De trein had een aantal zitplaatsen n =180, bezettingspercentage gemiddeld p = 50%. De trein werd in T = 20 jaar afgeschreven. De trein had een massa m =150.000 kg met een normaalkracht N = 1500.000 Newton. Rekenend met wrijvingscoëfficiënt µ = 0,35 is de trekkracht K = µ . N = 500.000 N. De verrichte jaarlijkse arbeid A = K . s = 25 . 1011 J. Het rendement stelde Helder op r = 30% en berekende het jaarlijks aan Helder ten laste komende elektrische energieverbruik met A . . . = 4600 . 106 J/jaar .
Benzine Helder reed met zijn auto jaarlijks 15.000 km, de auto rijdt 1 op 15, dus 1000 l benzine nodig. De dichtheid van benzine is 0,72 kg/l, dus 720 kg benzine nodig. Baksteen . Huisje Het huisje meet 5 x 6 meter en de kamerhoogte is 2 meter. De dakhelling is 50 graden. De inhoud van het huis is 90 m3 Eénsteens muren en binnenmuren halfsteens. Houten fundering en houten vloeren en dakbeschot. Ramen enkelglas. Volume mestelwerk schatten op 5% van de inhoud of wel 4,5 m3 , dat komt overeen met 4,5 . 2400 = 10800 kg baksteen. Volume hout schatten op 1% is 0,9 m3 , neem de dichtheid 0,6 kg/l dan wordt het 0,9. 0,6 . 1000 = 540 kg hout. Het huisje is van 1870 en het zal in 2014 worden afgebroken voor een bedrijvenpark. Leeftijd 144 jaar, dus per jaar = 75 kg baksteen en = 4 kg hout. . Straatweg Helder fietst dagelijks over gemiddeld 2000 m straatweg breed 6 m. Van deze weg maken dagelijks 5000 mensen gebruik. De weg is bestraat met klinkers, waalformaat lxbxh=20x5x10cm, heidepaars, 100 stuks per m2. De verharding gaat 50 jaar mee.
. .
Dus Helder gebruikt = 0,005 m3 ofwel 0,005.2400 = 12 kg baksteen/jaar. . . Kantoor Het kantoor van Helder schematiseert hij tot een kubus met buitenribbe 50 m. Stel 5% is beton en 1% is baksteen. Uitgaande van een standaard werkplek van 3x3x3 m en openbare ruimte 40% bevat het kantoor . . . = 2500 werkplekken, waarvan Helder er één gebruikt. Het kantoor gaat 200 jaar mee. . .
De hoeveelheid baksteen is 0,01.503 = 1250 m3. Dan verbruikt Helder = 0,0025 m3 of wel . 0,0025.2400 = 6 kg baksteen /jaar. Beton . Kantoor. Hierboven is al gezegd dat er 5x zoveel beton is als baksteen of wel 30 kg beton/jaar. . Regenwaterriool. Langs de straatweg ligt regenwaterriolering die uitmondt op de vaart. In totaal 2500 m betonbuis, Ø 0,77 m met wanddikte 0,07 m dus in totaal 2500. 3,14(0,382 – 0,352) = 172 m3 of 172.2400 = 4.105 kg beton. Het riool gaat 100 jaar mee en de weg heeft 5000 gebruikers waarvan Helder er één is. .
Helder verbruikt dan . = 1 kg beton/jaar. . Bruggen en viadukten. In de straatweg, de asfaltweg en het spoor liggen 10 betonnen brugkunstwerken met per stuk gemiddeld een massa van 200 ton. Deze kunstwerken gaan 200 jaar mee. Helder deelt het gebruik ervan met 25000 passanten. Schat dat Helder hiervan . = 0,4 kg beton/jaar verbruikt. IJzer . Witgoed. De wasmachine heeft massa 90 kg ijzer. De vaatwasser heeft 70 kg ijzermassa. Beide gaan 20 jaar mee, dus Helder verbruikt = 8 kg ijzer/jaar. . Fiets. Massa 30 kg. Gaat 20 jaar mee. Dus 1,5 kg ijzer/jaar. . Auto. Massa 1000 kg. Gaat 30 jaar mee. Dus 33 kg ijzer/jaar. . Trein. Helder reisde jaarlijks per trein ca 5000 km en gebruikte zo 5000 reizigerskilometers rkm/jaar. De trein reed jaarlijks 500.000 km en het aantal zitplaatsen was 180, bezettingspercentage gemiddeld . 50%. en produceerde = 5.107 rkm/jaar. De trein werd in 20 jaar afgeschreven. De trein had een massa van 150.000 kg, waarvan 80% ijzer en 10% aluminium. De hoeveelheid ijzer die jaarlijks voor rekening van Helder kwam is dan . . 0,8 . 150000 = 60 kg ijzer / jaar. . Rails. De rails waar de trein overheen reed gingen 50 jaar mee. Helder passeert de rails 100 keer per jaar met 90 medereizigers. Het aantal treinpassages is 365 . 40 = 14600 passages/jaar. Massa enkele rail is 85 kg/m1. Lengte 50 km/rail. Dus Helder verbruikt . . . 2 . 50 . 85 = 0,012 kg ijzer/jaar. . Betonstaal. Helder verbruikt totaal 70 kg of = 0,03 m3 beton per jaar. Het wapeningspercentage is 3 10%, of 0,003 m ijzer/jaar 0f 0,003.7860 = 20 kg ijzer/jaar. . Totaal ijzerverbruik is 8 +1,5 + 33 + 60 + 0,012 + 20 = 122 kg ijzer/jaar. Aluminium . Keukenpannen. 5 kg gaat 10 jaar mee, dus 0,5 kg/jaar. . Motorblok. 100 kg gaat 30 jaar mee, dus 3,3 kg/jaar. .Trein PM . Vliegtuig. PM Asfalt Helder rijdt op werkdagen een bepaalde route heen en terug over een wegvak dat 10 km lang is, breedte 8 meter, dikte 0,3 m. Langs deze route rijden iedere werkdag 16002 voertuigen. Afschrijving asfalt 30 jaar, het partje asfalt dat Helder jaarlijks toevalt is dan .
.
.
= 0,05 m3./jaar. Stel de dichtheid is 2400 kg/m3 dan verbruikt Helder per jaar 0,05 . 2400 = 120 kg asfaltbeton. Zand . Verkeersweg. Helder gebruikt 2 km straatweg en 10 km asfaltweg, hij schematiseert het zandbed onder deze wegen tot een zandlichaam met inhoud lxbxh is 12000.5.5 = 300000 m3. Het zand blijft 200 jaar liggen. Helder deelt dit zand met 16002 medegebruikers, dus Helder verbruikt . = 0,093 m3 zand of wel 0,093.2000 = 187 kg zand/jaar. .
Toelichting Voordracht DistributieTover Ter verspreiding in de dampkring.
Zuurstof . Lindeboom. Eerder is geschat dat de lindeboom in de tuin van Helder 38 kg O2/jaar in de dampring brengt. Kooldioxide Zie voor gegevens onder Toelichting afdracht Collectietover. . Adem. In ruststand ademde Helder ongeveer evenveel mol CO2 uit als hij mol O2 inademde. De molmassa van CO2 is 0,044 kg. Dus Helder produceert . 232 = 319 kg CO2/jaar. . Aardgas. Helder verbrandt jaarlijks 597 kg aardgas of wel
= 36210 mol CH4
Vorming CH4 + O2 → CO2 + 2H2O Er wordt jaarlijks 36210 mol CO2 = 36210 . 0,044 = 1593 kg CO2 in de dampkring gebracht. . Verbranding benzine: jaarlijks verbrand Helder 720 kg benzine om met zijn auto vooruit te kunnen komen . Vereenvoudig de verbranding van benzine tot de verbranding van tolueen C 6H5CH3 : C6H5CH3 + 9 O2 → 7 CO2 + 4 H2O De molmassa van C6H5CH3 is 0,092 kg. Dus jaarlijks verbrand Helder = 7826 mol C6H5CH3. Deze verbranding brengt 7826 . 7 = 54782 mol CO2 of wel 54782 . 0,044 = 2410 kg CO2 in de dampkring. . Composthoop. De herfstbladeren van de lindeboom gooit Helder op de composthoop in de hoek van zijn landje. Jaarlijks laat de linde 50 kg geel blad vallen. Deze verse groencompost bevat naar schatting 40 %massa CO2 of wel 20 kg CO2. Hiervan is ten gevolge van het composteringsproces na 1 jaar 30% = 6 kg CO2 naar de atmosfeer ontweken. Van de achterblijvende compost ontwijkt jaarlijks 2% CO2. Helder koos ervoor 6 kg in rekening te brengen. Neerslag, waterdamp . Ademhaling Helder. Zie ook onder Ademhaling. Het aantal mol H2O in de adem van Helder is ongeveer de helft van het aantal mol O2 dat hij inademde. De molmassa van H2O is 0,014 kg/mol H2O . Dus Helder produceert 0,5 . . 232 = 51 kg H2O(g)/jaar. . Verbranding aardgas. Helder verbruikt 36210 mol CH4 per jaar (zie onder Zuurstof). Per mol CH4 wordt 2 mol H2O(g) gevormd. De molmassa van H2O is 14 gram, dus jaarlijks wordt 36210 . 2 . 0,014 = 1013 kg H2O(g) gevormd.. . Verbranding benzine. Jaarlijks verbrand Helder 7826 mol C6H5CH3 (zie onder Zuurstof) om met zijn auto vooruit te kunnen komen. Deze verbranding vormt 7826 . 4 = 31304 mol H2O of wel 31304 . 0,014 = 438 kg waterdamp. Warmte . Lijf van Helder. Helder gebruikt zijn spieren niet veel voor mechanische arbeid. Vrijwel alle werk is denkwerk. De warmteproductie van een in ruststand staand lichaam is gemiddeld 126 J/sec bij een lichaamsoppervlak van 1,8 m2. Zo’n lijf had Helder wel ongeveer. Dus jaarlijks produceerde Helder 126.3600.24.365 = 4.109 J warmte. . Verbranding aardgas. Vorming CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O Hf -74,8 2.0 -393 2.-241 Δ = 800 kJ/mol CH4 Helder verbruikt 36210 mol CH4 per jaar, dus jaarlijks produceert hij 36210 . 8.105 = 29 . 109 J warmte. .Verbranding benzine. Vorming C6H5CH3 + 9 O2 → 7 CO2 + 4 H2O Hf 50,5 9.0 7.-393 4.-241 Δ = 3764 kJ/mol C6H5CH3 Er wordt jaarlijks 7826 mol C6H5CH3 verbrand, dat geeft 7826.3764.103 = 29 . 109 J/jaar aan warmte. Fijnstof De auto van Helder veroorzaakt 18 mg fijnstof per gereden kilometer. Dat komt door slijtage banden, wegdek en remmen. Helder rijdt per jaar 15000 km, dus totale fijnstofproductie is 0,27 kg fijnstof/jaar. Schat ρfijnstof = 0,00168 kg/m3 en de diameter van een gemiddeld fijnstofdeeltje Øfijnstof = 10-4 mm. Schematiseer een deeltje tot een bolletje. De massa van een enkel deeltje is mfijnstofdeeltje = ρfijnstof . . π. ( )3 = 10-24 kg. Aantal deeltjes per jaar is = 0,27 . 1024 deeltjes/jaar. Groentefruitafval Zolang er geen konijn was gaf Helder het gft mee aan de vuilnisman. Het was 0,15 kg/dag of 54 kg gft/jaar.
Ter verspreiding in de plantenwereld Herfstbladeren elder’s lindeboom liet iedere herfst een vracht bladeren vallen. elder gooide deze bladeren op een hoop in een hoek van zijn landje. Daar composteerden de bladeren. De compost strooide Helder uit over zijn bloementuin en onder de aalbessenstruiken. De compost werd dus niet in de omgeving verstrooid en onderging dus niet de distributietover. Het composteringsproces veroorzaakte wel kooldioxidegas dat naar de omgeving ging. Zie daarvoor onder ‘Ter verspreiding in de dampkring’. Lompen van katoen Helder was niet modieus, het liefst droeg hij alle dagen een blauwe werkmansbroek en een blauw jasje van dezelfde stof met daaronder een geruit flanellen overhemd en daaronder eenvoudig wit ondergoed. Alles van katoen. Zo was hij thuis, zo bezocht hij de universiteit en zo reisde hij naar congressen in binnenen buitenland. Deze garderobe ververste hij éénmaal per jaar en gaf de oude kleren mee aan het Leger des Heils. De massa van deze garderobe was 6 kg. Sloophout Jaarlijks dankte Helder 39 kg sloophout af zonder dat zijn eigentover daar iets aan had veranderd. Ter verspreiding in de dierenwereld. Konijn Toen Helder het huisje kocht, trof hij op het landje een lege konijnenren aan. Steeds was hij van plan om een konijn te kopen, om het beestje de aardappelschillen en het wortelloof uit de keuken te geven en om het verder wat gras te laten eten. Maar het kwam er niet van. Lompen van wol Omdat het in zijn huisje aan de waterkant al gauw koud optrok, ging hij ertoe over thuis een wollen trui en grove wollen sokken te dragen in stevige leren schoenen. Als hij buiten iets moest doen, dan schoot hij even in een paar klompen, die altijd bij de achterdeur gereed stonden. Deze garderobe ververste hij éénmaal per jaar en gaf de oude kleren mee aan het Leger des Heils. De massa van de garderobe was 4 kg. Ter verspreiding in de bodem Pies en poep . Pies. Helder plaste per dag 1,5 liter. Per jaar 550 liter of 550 kg/jaar. . Poep. 0,4 kg/dag of 150 kg/jaar Waswater . Doorspoelen toilet. Per keer 10 liter, 3 keer per dag, dus 10950 kg/jaar. . Vaatwasser. Dagelijks 12 liter, 4380 kg/jaar. . Wasmachine. Wekelijks 30 liter, 10950 kg/jaar. . Wastafel. Dagelijks 7 liter, 2555 kg/jaar. . Gootsteen keuken. Dagelijks 5 liter, 1825 kg/jaar. Restafval Veel plastic verpakkingsmateriaal, Verder bijna niets. Helder las geen krant, Het wordt 0,2 kg/dag of 73 kg restafval per jaar. Baksteenpuin Jaarlijks dankte Helder 93 kg gebruikte baksteen af zonder dat zijn eigentover daar iets aan had veranderd. Oud ijzer Al het ijzer dat Helder gebruikte werd tenslotte afgedankt als oud ijzer zonder dat Helder zijn eigentover er iets aan had veranderd. Dus 112 kg oud ijzer. Aluminium Al het aluminium dat Helder gebruikte werd tenslotte afgedankt als oud aluminium zonder dat Helder zijn eigentover er iets aan had veranderd. Dus 3,8 kg oud aluminium. Breekasfalt Al het asfalt dat Helder gebruikte werd tenslotte afgedankt als breekasfalt zonder dat Helder zijn eigentover er iets aan had veranderd. Dus 120 kg breekasfalt.
Sloopbeton Al het beton dat Helder gebruikte werd tenslotte afgedankt als sloopbeton zonder dat Helder zijn eigentover er iets aan had veranderd. Dus 31,4 kg sloopbeton. Zand Al het zand dat Helder gebruikte werd tenslotte afgedankt als ophoogzand zonder dat Helder zijn eigentover er iets aan had veranderd. Dus 187 kg ophoogzand.
