BASISSïOfHoofdstrk4Eneryie
re,
Hoofdstuk t*
Vwo3
Energie Energie omzetten a b c d e Í 2a b c d e Í
+ warmteenstratingsenergie chemische energie -+ warmteen stratingsenergie etektrische energie (enwarmte)-+ stralingsenergie enwarmte energie chemische energie -r elektrische warmte en -+ stratingsenergie el.ektrische energie (enwarmte) -+ bewegingsenergie energie -+ etektrische chemische energie *r etektrische (enwarmte) energie energie bewegingsenergie -+ chemische Ziefiguur1. gloeitamp energie daneengewone verbruikt veelminderelektrische Despaarlamp (12Wtegen60W). gevenongeveer licht. evenveel Beidelampen nodigomdezelfde hoeveelheid energie ticht Êenspaarlamp heeftveelminderelektrische gtoeilamp. te produceren alseenvergetijkbare P =7 W ,dusÊ - P .t= 7 x 36 0 0= 2 5 2 0 0 .E risn al u u r2 5k Jv e rb ru ik t . gaanookveellanger meedangtoeilampen. In dit gevalwel6000uurín Spaarlampen plaatsvan1000uur.
elektrische energie
gloeítamp 60 W
spaarlomp12 tÁl
I
t4 I
ffguur1
-;te
Zie het staafdiagram. i00a
;
-9 i<
È 9)
8 2504 t
6 b
A=warmte;B =stratingsenergie van lucht. Getuid;dat is de beweging
vandynamo,motenen ventilatoren bij het lopenvande stroomontstaatook Bij de beweging neemtde energiea[ snelaf en stopt het geheel. warmtedie verdwÍjnt.Daardoor
Plus Prescott James Joule 6
a b
C d
-+ warmte zwaarte-energie -+ bewegingsenergie zwaarte-energie 0e hoeveelheid bedraagt:2 x 2,0 x 2,Ax 9,8 = 78,4J. 0m 0,5 kg water 1 oCin tempentuurte laten stijgen,is 2100J nodig.Eris echtermaar78,4J. Dushet waterstijgt maximaal78,4/21AA* 0,037"C. E,=m'h'9,& van het Maximaal. omdatniet alle 78,4J ten goedekomtaande temperatuurstijging water.Eendee[zal verlorengaandoor de wrijving van de touwtjesover de katrollenen warmtenaarde buitentucht. doorhet'lekken'van
t5 I
SAS|SStOFHooÍdstrk4fnergie
Elektrische
energie om.etten
in waÍmte
7 8
doenstijgen. Eris 3,9 J warmtenodigom 1 g melk1 oCin temperatuurte = naarkWhis delendoor a E= P. t= 1200x 1800=2760 000J 2,76MJ;omrekenen 3,6 MJ:2,16f3,6= 0,6 kWh;of je doet 1,2 kWx 0,5 h = 0,6 kWh 6CI0 000= 0,0965 kWh;of je doet:0,965 b f = P .t= 965x 360=347 400J=347 4OO/3 kWx0,1 h=0,0965kWh
9
a b c
Q=c.m.LT=4,2x'1,5 025= 15 750,dus16 kJ P= E/ t=75750/(75 x 60)= 17,5,dus18W Er'tekf altijd wel Het waterzal niet attewarmteopn€mendie het elementproduceert. dusde heeft het e[ementmeerwarmtegeproduceerd, wat warmteweg.In werkelíjkheid uitkomstbij b is te [aag.
Í0
a
V[oeistofB heeftde grootstesoortetijkewarmte.Het duurtnamelijklangervoordatB een meerwarmtevoor nodig. graadin temperatuuris gestegen,dusdaaris bl.ijkbaar Neemde grafiek vanA tussen0 en 15 minuten: Q=c'm'LT, dusc= A/ @'LT) = warmtevan 15 x 60 x72/(700 x (65 - 15))= 2,16.StofA heeftduseensoortetijke 2,2 J/g- 'C. StofA zouatcohotkunnenzijn.
b
= 2,8'103; 11 Q = c . m . Lï = 4,2 x 5,0.103x 80 = 1,68'L06;P = Q / t = 1,68'706/60CI dus2,8 kW 12 a b
P . t = c ' 1t . LT;t = (c . m . LI) / P = (4,2 x 800 x 88)/2,0. 103= 148 ; dus2,5 minuten ontwikkelt,wordtdoor het water Nieta[[ewarmtedie het verwarmingselement is. Hetopwarmen duurtduslangerdanberekend Eendeelgaat'vertoren'. opgenomen.
13 Drierondjesvan de schijf komt overeenmet (3/600) x 3 600 000 = 18 000 J. P = 78 $Afl/nCI= 150 llV 14 Eeninhoudvan 7,7 L lijkt redetijk,maarhet vermogenis wel erg taag.Als de waterkoker vanwatervan 20 oCminstens duren: hetemaat vol zit, zou het aande kookbrengen (c' x80)/220=260CI s. Datis meer Het x dan 40 minuten! t= n.L'Í)/ P=(4,2 1700 vermogenzal wel 2200W zijn geweest. 15 a b
c
d
56 I
Dedoorsnede is eenoppervlak,maarhier staatde eenheidcm. Deschrijverzal wel 'diamete/hebbenbedoeld. Deinhoudvande whirlpootis %.n .tr'h =0,25xnx20,62x7,9= 2633dm3= Voor1 graadstijging:Q= c' m ' LT = 2633L, duser is 2633kg wateraanwezig. 4,2x 2633'103x 1 = 11.106J, dus11 MJ. E=P' i= 2000x (60x 60)=1,2'106J= Ïn l uurleverthetverwarmingselement: 7,2 l(J. Datis nog niet eensgenoegom het water1 graadin temperatuurte laten stijgen.Watde fabrikantbeweert,kandus niet ktoppen. Hoewar;nerhet waterwordt,deste meerwarmtehet verliestaande buitentucht.Dat tussenhet wateren de lucht steedsgroterwordt. komtdoordathet temperatuurverschil
-w7
Plus Jouleen calorie Deenergiewaarde is: 16 In hetflesjezit A,5x 7,7= A,55kg= 5,5x 100g frisdrank. = x 1,0 MJ. 5,5 48x 4,2 1008kJ,dus 17 pindakaas:3,86 votlemelk:4,20 arachideolie: 3,47 tomatenpuree: 4,74 rnayonaise: 4,38 sinaasappelsap: 4,20 mihoen: 4,14 gebruikt. omrekenfactor bij twee fabrikanten hebben eenwelergafiríjkende Slechts Sommige producten gaathet goedt4,2.
Chemische energie omzetten in warmte 18C 19 a b
energiedie erin gaat,nuttigwordtgebruiktvoor van de chemische Dit betekentdat 90o/o de verwarming van het huisen het water. is, deste minderverbrandingswarmte onbenutnaarbuiten Hoehogerhet rendement voorhetzelfde resuttaat. te verbranden verdwijnt.Je hoeftdan minderaardgas Je bespaart dusgeld.
20 a b c
0,15x 18 MJ=2,7 MJ 40x33MJ-1,3GJ 600x16MJ=9.6GJ
2l
32kW is wel minimaal90%,maarmeervermogen Dathoeftniet. Hetrendement betekentniet hogerrendement. automatisch " ""gj
a b
c 32kJ d
T qot ïs dc.l ln,.sra.rao/qo. l2rclls ' À4J,
- tn00 L lcver 33 MJenergie'33 kJ is óénduizendste van 32 " m3aardgas
M
116"I[' GEffS
22 a b
c
= 3S6*rJ/
duEper
d,.t - ' ' ' ' í( tj(.es
-+ elektrischeenergie+ wírmte stra[ingsenergie Ëenhogerrendement betekentdat er meeretektriciteit uit zonlichtkanwordenverkregen. gaan Datmaaktde opgewekte elektricíteitminderduurperkWhen dankanzonne-energie met'gewone' energie. concurreren kunnenomzettenin etektrische Erzijn meerdere tagendie elk eendeelvan het zonLicht energie.
57 I
W*rc; 'L= Q,, 3,6#] ^>
SASISSïOÍ Hoofdsuk4 Emrgie
ry'
O;zU x7A=7j}r6'fl;{o=0,30 x 32'106=9600kJ; :
23 a b
24 à b
ÈJ
H
Enr=4,2x 28'103 ] 9,6 \= - M. rl = (E,u,./{/ x 10OVo ïekende geiserals een blokje.Maakde ingaandepijt bijvoorbeetd 2 cm breed;dit is 'chemische energie'.Dangaater een pijt van 2 x 0,74= 1,5 cm uit die'nuttigewarmte' voorstett.DeandereuitgaandepÍjl is 0,5 cm breeden stett de 'vertorenwarmte'voor. foo=80 x 60 X 8,5 = 40 800J; Én*=4,2 x2O0x 30 = 25 200J; = 620lo rl = (8.,r/ {") x tOOVo kanwarmteontsnappen. 1) Aande bovenkantvan de fl"essenwarmer levert,komtten goedeaan het verwarmen van 2) Niet altewarmtedie de flessenwarmer het water.Dezuigff.eszetf wordt ook verwarmd.
Plus Kokenin onturikkelingslanden 2t a b
c
is slechtof stoptzetfs. Erkandangeenzuurstof bij hethoutkomenen deverbranding Vandie5,0kgvoorhettnditionetefornuiswerdmaar20%,dus1,0kg,nuttiggebruikt. werkmaar7,0/0,6= !,7 kg houtnodig.Perdag Bij het nieuwefornuísis voorhetzetfde Perjaaris dat365X 3,3= 1205,dusruim wordtdus5,0- 1,7= 3,3kg houtbespaard. 7,2ton. 0= c. m - LT=4,2x2000x (100- 20)= 672l}},dus eris voorhetwaterkoken in werketijkh is 600/o, eidis 672/0,6= 1120kJ daarom 67?kJ nodig.Hetrendement nodig.HoutleveÉ16 MJperkg. Eris hiernodig:7t2g/76000= 0,07,dus70g hout.
Elektriciteit opwekken
4 26 a
b c 27 a b
28 a b
van eenturbinegeblazen.Die Stoomwordtmet grotesnelheidtegende schoepen met warmtedie ontstaatbij een procesdat stoomis ontstaandoorwaterte verwarmen kernsplijtingheet. Bewegende Lucht(wind)brengtde wiekenin beweging. Stromendwaterbrengteenturbinein beweging. = 1 500000,dus1,5 mitjoenhuishoudens 1 200000 0001800 momenten is de vraagnaarenergie In de nacht,maarookwel op bepaalde overdag, beperkt. perseconde: Eor=$0A/40)x 600 MJ= 1500MJof, beter, {,,= 600 MJ; 4= 40olo; 1,5 GJ Deverbrandingswarmte van 1 kg steenkoolbedraagt29 MJ. Persecondewordt $0A/29 = 52 kg steenkoolverbrand.
29 0mdateendeelvan de warmtebij B nuttig wordtgebruikt.Diewarmtemagje dusbij f",, optellen.
58 I
d-À *. rtn2 ï,6
= cls.À
4 Energie ïSf JIZEIF Hoof&urk
re
Test le.elf I
+ warmte energie elektrische
2
omin circa95o/o warmteen energie van75Wzetin 30s 2,3kJ etektrische Eengtoeilamp circa5olo stratingsenergie.
3
1=etektrischeenergie 2 = stratingsenergie 3 = warmte
4
is dus is 4 mmbreeden detinkerpijt15 mm.Hetrendement Depijt voorstralingsenergie (4/15)x 100% -27olo.
5
34kJ:f= 4,2x700x (100- 20)= 33600J
. 6
.
1 ,1kW:33,6kJ/30s
'I
(1120/t200)x 100o/o 93olo:
8
kW= 1,25h 5.0:1,0kwh/0,800
9
650 C:70Wx 600s =42000J=4,?x 2 0 0x (T - t 5 ) 4rb t4J
= 0,05m3;32x0,05a 10 7,6:50L = 50dm3
11 5olo: !80 J/60s = 3,0W;q = (3,0/60)x 100o/o
J ;0,75x 72=0 3 " J 1 2 &7 2 W x 1os =120 13 * s* 96 0J-4800J;4soo/40=120 s
e
f
^^tt ^a [ : f S ? , r " . -lZ o J ) 2 t ^ + í lr,
140 150 16C 17 4 18 .8,7:5 x ((5.0x16,8)+ (65x 16,8)+(15 x 37,8)) 19 C 2AC 21 P. t= c . m . LT;t= (c' m . Ln / P : $ 2 A 0 x 2 0 0x 1 0 )/ 2 0 0 0=04 2 0s = 7 , 0min
62 I
22 a b
meterde meeste Je kunthetbesthetpaneelop dezonrichten.Danvangje pervierkante attijdhorizontaal zonne-energie btijft,is datnietoptimaal. op. Dusatshetpaneel = t0 kldthen dit komtneerop 10x 3,6MJ= met1000/100 korntovereen 1,0m3aardgas 36 MJ.
= 9 9 2k J ; 2, F nu.=c'm'LT=4,2x\,2'1 0x38 5= 4 2 8 k J {; o = 0 , 0 3 1msx 3 2lv lJ / mr = 43olo 4 = $28/992) x 100o/o 24 a b c
aantalkWh= aantatkWx aantaluur= 408x 0,060x24= 588kwh= 0,59MWh = 63gezinnen. voor274.620/3400 588x 365= 27462Akwh.Ditis genoeg = kWh 88MJ;Ê"0=28xL6 =448MJ; voorl uur:{u,= 408x 0,060x 7,0=24,48 =20olo q=(88/448)x 100o/o
25 a b
+ warmte energie stralingsenergie -+ elektrische = 303680kttt/h; x 2,6x365 f,*= 26000kttrrh; 680)x 100o/o 4= (26000/303 {"= 320 = 8,60lo
Breinkraker hoeveelheid X bereikt.Dedoorhetwaterafgegeven 26 Steldatdetheepoteeneindtemperatuur * porsetein (100 2100 x (100 x X)= X). De het door warmte bedraagt 4,2x0,5'103 warmtebedraagt2400x0,200x (X- 20)= 480x (X- 20)"Deze opgenomen hoeveelheid warmtemoetenaanetkaargetijkzijn.Duser getdt:279600= 2580x X, tweehoeveetheden dusX =85oC.
63 I
