Reader. Science. Thema Energie. Prijs 2,85. Science 1 energie

Reader

Science

Thema Energie Prijs €2,85

Science

1

energie

Beweging en energie Zowel de levende als de niet levende natuur zijn constant in beweging. Alles blijft veranderen. Dit veranderen heeft alles te maken met beweging en energie. Zonder energie zou er geen leven mogelijk zijn. De achtergronden van energie gaan we uitdiepen aan de hand van de begrippen Kracht, Arbeid, Energie en Vermogen. Als voorbeeld van een belangrijke energievorm gaan we daarna elektriciteit behandelen.

1 Kracht en druk Kracht is een woord dat iedereen kent maar moeilijk kan omschrijven. Als iemand veel kracht bezit betekent dit dat hij een grote beweging kan veroorzaken. 1.1 Definitie De definitie van kracht is: kracht is de oorzaak van een beweging. Dit betekent dat een kracht de volgende drie dingen doen met een voorwerp: - de snelheid veranderen; - de (bewegings)richting veranderen; - de vorm veranderen. De grootheid kracht wordt uitgedrukt met F De eenheid van kracht is N (Newton) Druk Kracht wordt uitgeoefend op een voorwerp. Druk is kracht per vierkante meter. Het begrip druk is bekend bij het weer. Drukverschillen zorgen voor weersveranderingen.

1.2 Voorbeeldkrachten Voorbeelden van krachten zijn: - zwaartekracht (Fz); - normaalkracht (Fn); - spierkracht (Fs); - Wrijvingskracht (Fw); - Veerkracht (Fv). Science

2

energie

1.2.1 zwaartekracht (Fz) De zwaartekracht (Fz) is een kracht die altijd werkt als een voorwerp in de buurt van een ander voorwerp is. Om daar iets van te merken moet één van de voorwerpen dan heel groot zijn zoals de aarde of de maan. Op aarde is altijd zwaartekracht. Wat wij in het dagelijks leven gewicht noemen is een kracht die een lichaam uitoefent op de ondergrond of uitoefent op een ophangpunt. Deze kun je berekenen door de massa van het lichaam te vermenigvuldigen met de zwaartekracht versnelling. Deze is op aarde 9,8 N/kg. Wordt vaak afgerond op 10 N/kg. Als je dus een massa van 60 kg hebt oefen je een kracht op de bodem uit van 600N.

1.2.2 Normaalkracht (Fn) Zwaartekracht is altijd aanwezig. Toch zijn veel voorwerpen in rust. Er móet dus een kracht zijn die die zwaartekracht tegenwerkt; een kracht net zo groot als die zwaartekracht en precies de andere kant op. Die kracht noemen we de normaalkracht (Fn). Met het woordje 'normaal' wordt het 'loodrecht' bedoeld. De normaalkracht staat altijd loodrecht op het vlak dat deze kracht uitoefent. 1.2.3 Spierkracht (Fs) Een ander voorbeeld van een kracht is de spierkracht, Fs. Duw je uit alle macht (grote spierkracht) tegen een muur, dan gaat die muur vast niet aan de kant. Ook weer dankzij de (even grote maar tegengesteld gerichte) tegenkracht Fn van die muur. Ook weer een resultantekracht van 0 N.

1.2.4 Wrijvingskracht Ook wrijvingskracht (Fw) is een tegenkracht. We zetten een grote zware doos op een gladde keukenvloer: jij duwt er met ál je spierkracht tegen, die doos zal best wel hard van snelheid veranderen. Zet nou die doos op een (ruw) stuk asfalt buiten: wéér duwen met ál je spierkracht. Nu verandert die doos lang niet zo hard van snelheid.

Science

3

energie

1.2.5 Veerkracht Tenslotte die veerkracht Fv. Eigenlijk is dat ook een tegenkracht, maar een beetje een bijzondere: hij kán actief worden. Die normaalkracht en die wrijvingskracht hielden eigenlijk alleen maar dingen tegen. Als je minder hard tegen de muur duwt, duwt de muur ook minder hard terug (denk maar na, anders zou de resultantekracht niet 0 N zijn en zou de muur jou achteroverduwen). Duw een blokje tegen de muur, laat los, en het blokje valt gewoon naar beneden (dankzij de zwaartekracht). Maar als je dat blokje tegen een ingedrukte veer duwt en dán loslaat zal die veer dat blokje met grote kracht de kamer in schieten. Wrijvingskracht en normaalkracht doen dat niet. Over veerkrachten valt nog veel meer te vertellen maar voorlopig laten we het even bij deze uitleg. 2 Arbeid (w) Arbeid kun je omschrijven als werken of inspannen. Er is een krachtbron voor nodig. Ook voor arbeid geldt dat we het verrichte werk willen meten. Dit doen we in de natuurkunde door de grootte van de kracht te vermenigvuldigen met afgelegde weg. In grootheden:

In eenheden:

arbeid is kracht x weg

Joule =Newton x meter

W= F x s

J=Nxm

Arbeid wordt uitgedrukt in joule.

3 Energie Als iemand veel energie heeft bedoelt men dat hij of zij erg actief is en dus veel arbeid kan verrichten. Minder gemakkelijk is het om deze energie te meten

Science

4

energie

3.1 Definitie Energie is het vermogen om arbeid te verrichten. De eenheid van energie is Joule. 1 joule is de energie die nodig is om een object te verplaatsen met een kracht van 1 newton over een afstand van 1 meter.

Energie zit ergens in opgeslagen bijvoorbeeld in mensen, brandstoffen maar ook in voorwerpen. 3.2 Vormen van energie Energie kan voorkomen in verschillende vormen. Voorbeelden zijn: - warmte (Thermische energie) - bewegingsenergie (kinetische energie); - elektrische energie; - potentiele energie; - chemische energie; - veerenergie; - Kernenergie (stralingsenergie); De verschillende vormen kunnen in elkaar worden omgezet. - Een windmolen zet bewegingsenergie om in elektrische energie; - In een gaskachel wordt chemische energie omgezet in warmte. - Wanneer een voorwerp valt, wordt zwaartekracht energie omgezet in bewegingsenergie of kinetische energie. Al hoewel het steeds dezelfde energie is geven we energie in verschillende situaties een andere naam. Daardoor kan het voorkomen dat we een energievorm bijvoorbeeld in het ene geval potentiele energie noemen en in een andere situatie bewegingsenergie. Voor alle energie soorten geldt: je kunt er iets mee doen.

3.2.1 Warmte (Thermische energie) Warmte is een van de bekendste energievormen. Ieder lichaam, boven de 0 graden Kelvin (=-273 graden Celsius), heeft warmte in zich. Veel andere vormen van energie zijn gemakkelijk om te zetten in warmte. Het omgekeerde gaat niet zo gemakkelijk. Indien energie wordt omgezet in een andere vorm van energie komt er vaak warmte vrij. Vaak is dat niet de bedoeling. Het is vaak Science

5

energie

warmte die niet of moeilijk is op te vangen. Hoe meer warmte er verloren gaat, hoe lager het rendement van de energieomzetting. 3.2.2 Bewegingsenergie (kinetische energie) Kinetische energie hangt dus samen met beweging. Als bijvoorbeeld een auto in beweging is, is hij in staat om arbeid te verrichten. Dit geldt ook als de motor al uit staat. Denk maar aan het verplaatsen van mensen en de schade die hij kan aanrichten bij een botsing. Omdat de moleculen van een stof pas stil staan bij 0 graden Kelvin (-273 gaden Celsius) bevat elke stof bewegingsenergie. Warmte zou je dus ook bewegingsenergie kunnen noemen. 3.2.3 Elektrische energie Een accu en een batterij kun je gebruiken om energie op te slaan. Je zet dan bijvoorbeeld windenergie om in scheikundige energie. Als je bijvoorbeeld de accu gebruikt om er een auto mee starten stromen er deeltjes door de draden. Deze deeltjes brengen de startmotor in beweging. In een dynamo wordt bewegingsenergie omgezet in elektrische energie. De dynamo pompt vervolgens deeltjes door een draad om er een apparaat mee aan te sturen. Elektrische energie kan beschouwd worden als bewegings- en als potentiële energie. 3.2.4 Potentiele energie Als een voorwerp zich op een bepaalde hoogte bevindt kan dit voorwerp, als het omlaag valt, arbeid verrichten. Er zit dus zwaartekracht energie in het voorwerp; energie die in een nadere vorm vrijkomt als het voorwerp omlaag valt. Dit is potentiele energie omdat hij pas vrijkomt als er iets verandert. Je mag zelf bepalen waar je de zwaarte energie nul noemt. Meestal is dit op de grond maar het kan bijvoorbeeld ook de bodem van een kuil zijn.

Ook magneten bezitten potentiele energie. Als er een metalen voorwerp in de buurt komt wordt dit in beweging gebracht.

Science

6

energie

3.2.5 Chemische energie Als stoffen scheikundig veranderen gaat dat altijd gepaard met energieoverdracht. Scheikundige reacties kosten energie of leveren energie op. 3.2.6 Veerenergie Dit is de energie die voorwerpen hebben die kunnen veren en in gespannen toestand staan. 3.2.7 Kernenergie (Stralingsenergie) Dit is de energie die in atomen zit. Bij kernreacties komt deze energie vrij als warmte en stralingsenergie. 3.3 Kwaliteit De energiesoorten hebben niet allemaal dezelfde kwaliteit. Met de ene energiesoort kun je meer verschillende dingen doen dan met een andere. Energiebronnen zijn stoffen, voorwerpen of plaatsen waarin energie bewaard wordt. In voedsel wordt b.v. chemische energie bewaard. Fossiele brandstoffen zijn brandstoffen die ontstaan zijn uit oude plantenen dierenresten (fossielen). Aardolie en aardgas zijn ontstaan uit kleine zeediertjes, steenkool uit plantenresten. Ook turf hoort bij de fossiele brandstoffen. 3.4 Behoud van energie Energie zit ergens in opgeslagen. Als er omzettingen van de ene energievorm in een andere energievorm plaats vindt blijft de totale hoeveelheid energie gelijk. Door de verliezen waarmee je bij omzettingen te maken hebt lijkt het er vaak op of je minder energie terugkrijgt dan je had. Denk aan een lamp. Elektrisch energie wordt dan omgezet in licht en warmte. Het is alleen de lichtenergie die gebruikt wordt. De is er wel maar wordt niet zichtbaar gebruikt of omgezet in een andere vorm. De hoeveelheid arbeid die door een kracht verricht wordt is gelijk aan de hoeveelheid energie die door die kracht omgezet wordt bij een verplaatsing.

4 Vermogen (P) Als iemand veel energie heeft kan hij veel arbeid verrichten. Bij veel energie heb je het over de arbeid die er per tijdseenheid verricht kan worden. De Eenheid die bij vermogen hoort is Watt. Science

7

energie

In grootheden

  

In eenheden

P: het vermogen, in watt W: de arbeid, in joule t: de tijd, in seconden

Een gloeilamp met een vermogen van 60 watt gebruikt een hoeveelheid energie van 60 joule per seconde..

1 Een eenheid, die rechtstreeks van de watt is afgeleid is de kilowattuur (kWh): 1 kWh = 3,6 MJ (megajoule). Dit is een eenheid van energie. De verouderde eenheid paardenkracht (pk) wordt praktisch niet meer gebruikt.

Vragen en opdrachten 1 Omschrijf wat we met de volgende begrippen bedoelen. a) kracht

b) energie

c) vermogen

Science

8

energie

2

Welke eenheden behoren bij de grootheden? Grootheid Kracht

Eenheid

Energie Arbeid Vermogen

3

Je duwt met 50 N tegen een muur. De muur valt niet om. a) Met hoeveel kracht duwt de muur terug?

b) Hoe heet de kracht waarmee jij duwt?

c) Hoe heet de kracht waarmee de muur terugduwt?

4

Dit is een communicerend vat. Je drukt bij B met een kracht van 10 N. a) Hoe groot is de kracht bij A?

N b) Hoe groot is de druk bij B?

N/cm2 c) Hoe groot is de druk bij A?

N/cm2

Science

9

energie

- Wrijvingskracht (Fw);

- Veerkracht (Fv).

- spierkracht (Fs);

- normaalkracht (Fn);

Geef in het schema aan met welke krachten je te maken hebt.

- zwaartekracht (Fz);

5

De motor van een auto moet blijven draaien om vooruit te komen Een steen valt van de kerktoren Je tilt een emmer water omhoog Het wil maar niet lukken om een paal om te duwen Een opgewonden horloge loopt 24 uur 6

Je verplaatst een kar van 5 kg over een afstand van 100m. Hoeveel arbeid heb je verricht?

…………… x ………….. = ………………. J

7

Je doet er 10 seconde over om een kar van 5 kg over een afstand van 100 te verplaatsen. Wat was je vermogen?

…………… x ………….. = ………………. W

8

Science

Als je spiritus in brand steekt komt er energie vrij. Welke energie-omzetting vindt hier plaats? 0 elektrische energie in chemische energie 0 chemische energie in thermische energie 0 potentiele energie in stralingsenergie 0 kernenergie in veerenergie

10

energie

9

Je raapt een gevallen mes op en legt dat op de tafel. Welke energie-omzetting vindt hier plaats? 0 elektrische energie in chemische energie 0 chemische energie in thermische energie 0 potentiele energie in stralingsenergie 0 kernenergie in veerenergie 0 chemische energie in potentiele energie

10

Wat is het verschil tussen een exotherme- en een endotherme reactie?

Energie en Leven De hele natuur draait om energie. Dat geldt voor de levende en voor de niet levende natuur. Energie is nodig om arbeid te verrichten. Dat gaat gepaard met kracht. Alle levende organismen gebruiken energie voor levensverrichtingen. Veel organismen hebben daarnaast energie nodig voor allerlei maatschappelijke activiteiten. Centraal in de energievoorziening op aarde staan de zon en groene planten. 1 Zonneenergie De aarde krijgt haar energie van de zon. De zon straalt veel meer licht en warmte uit dan de aarde ooit kan gebruiken. Van de zonne-energie per vierkante meter aardoppervlak wordt maar een 1/10.000e deel gebruikt (= 0,01%). De rest straalt als warmte uiteindelijk het heelal weer in.

Een klein deel van deze één honderdste procent wordt door mensen, omgezet in elektrische energie. Dat gebeurt bijvoorbeeld via zonnepanelen, windmolens, getijden e.d. Het grootste deel van deze energie wordt door planten omgezet in organische stoffen als suiker, zetmeel, vetten en eiwitten. Hiermee voeden andere planten, dieren en mensen zich om aan lichaamsenergie te komen. Praktisch alle andere energiebronnen die wij gebruiken, zoals aardgas, olie en steenkool, zijn indirect afkomstig uit zonne-energie, omdat deze fossiele brandstoffen ooit zijn ontstaan uit plantaardig materiaal.

Science

11

energie

2 Plant en energie Het proces waarin zonne-energie wordt vastgelegd in organische stoffen heet fotosynthese ofwel koolstofassimilatie Fotosynthese Bij fotosynthese worden brandstoffen gemaakt die alle levende wezens van energie voorzien. Als grondstoffen daarvoor worden verbrandingsproducten en zonne-energie gebruikt. Dit is een kringloop waarbij de energie wordt aangevuld door de zon. Bladgroen kun je dus beschouwen aan suikerfabriek.De

grondstoffen koolzuurgas en water worden met behulp van zonne-energie omgezet in suiker en zuurstof. Scheikundig gezien vindt, bij fotosynthese, de volgende reactie plaats:

Bij verbranding gebeurt het omgedraaide:

Het fotosyntheseproces van planten is dus een onmisbare schakel tussen de zon en het leven op aarde. Zonder dit proces zou de aarde een verschroeide en levenloze planeet zijn die zijn rondjes draait om deze energierijke ster, onze zon. Nu leggen de planten het licht vast in allerlei plantaardige stoffen, waardoor ze kunnen groeien en reserves kunnen aanleggen in hun zaden en vruchten. Producenten en consumenten Planten worden in biologische kringlopen om die reden wel `producenten' genoemd. Wij maken met onze landbouw dankbaar gebruik van deze producenten, omdat we de hele plant, in het geval van groenten, of de zaden en vruchten gebruiken als voedsel. Mensen en met ons alle planten- en diereneters op aarde worden `consumenten' genoemd: consumenten eten direct of indirect (omdat vleeseters planteneters eten) de producenten op.

Science

12

energie

Reducenten Uiteindelijk gaat echter iedereen dood, van dier tot plant en van klein tot groot. Het organisch afval dat dode organismen vormen, wordt weer afgebroken door de 'reducenten'. Dit zijn vooral bacteriën, gisten en schimmels. Zij zorgen ervoor dat het organische afval wordt omgezet in materiaal dat weer door de producenten kan worden gebruikt om zonne-energie vast te houden. Daarmee vormen zij het laatste onderdeel in de alles omvattende levenskringloop van de aarde, waarin producenten, consumenten en reducenten de vaste schakels vormen en de zon als motor de kringloop aandrijft. Kringloop Hoewel de onderdelen van zo'n voedselweb fraai in elkaar grijpen, blijft er steeds veel zonne-energie nodig om de kringloop in stand te houden. De reden daarvoor is dat de voedselketens die met elkaar het voedselweb vormen inefficiënt werken en per stap energie verliezen. Energie kan wel van vorm veranderen (dus kan van zichtbaar licht worden omgezet in chemische energie zoals in suikers), maar kan nooit zomaar ontstaan of verdwijnen. Deze natuurwet noemt men de wet van behoud van energie en die speelt in deze kringloop een grote rol.

Energieverlies De eerste stap van zonne-energie naar de chemische energie in plantaardige stoffen levert meteen al een energieverlies op van 99,99 %. De levende natuur is iets efficiënter. Als graan wordt opgegeten dooreen dierlijke planteneter zoals een muis, wordt 10% van dit plantaardige materiaal omgezet in muizenmateriaal, zoals spieren, vet, jongen, enz. De overige 90% van de energie uit het graan gaat verloren als lichaamswarmte in de muis. Stel nu dat de muis gevangen en opgegeten wordt door een torenvalk. De torenvalk zal ongeveer 10% van het muizengewicht voor zijn eigen spieren enz. kunnen gebruiken. De andere 90% van het hele muisje gaat weer verloren als warmte uit de torenvalk. Het zal duidelijk zijn dat elke stap van plantaardige producent naar plantenetende consument en vandaar naar vleesetende consument een energie-verlies van 90% betekent. Dus van de eerste 100% energie uit graan is in de torenvalk nog maar 1% over: de rest is als heelalverwarming verloren gegaan (in werkelijkheid bevat de torenvalk nog maar 0,0001% van de zonneenergie die de graanplant heeft beschenen). Dit argument wordt vaak aangedragen door milieugroeperingen om het belang van plantaardig voedsel boven dierlijk voedsel te verduidelijken. Efficiëntere voedselproductie Hoewel de energie van de zon oneindig lijkt en het leven op aarde er maar 0,01% van nodig schijnt te hebben blijkt er niet voldoende voedsel te zijn voor de 6 miljard mensen op aarde. Meer dan 800 miljoen mensen op aarde weten wat het is om dagelijks niet voldoende te kunnen eten. Mogelijke oplossingen zijn: - Het efficiënter maken van het fotosynthesesysteem. Hierdoor kunnen planten meer produceren met hetzelfde licht. Dat betekent dat Science

13

energie

planten moeten worden veranderd en aangepast. Dat gebeurt door selectie en veredeling van gewassen. Daar komen nog een betere bemesting en genetische manipulatie bij. Hoewel deze ontwikkelingen met al hun risico's al jaren aan de gang zijn, hebben ze het voedselprobleem niet kunnen voorkomen of verhelpen. - Het landbouwoppervlak op aarde te vergroten. Daardoor neemt de productie van eetbare plantaardige producten toe. Dit blijkt in de praktijk vooral ellende te veroorzaken. In grote delen van Zuid-Amerika worden de oorspronkelijke bosgebieden gekapt om plaats te maken voor weidegronden voor het vee. Hiermee wordt het landbouwoppervlak vergroot, maar de ontbossingen hebben desastreuze gevolgen voor het gebied zelf, omdat hierdoor de grond sterk wordt geërodeerd. Dat leidt weer tot dodelijke modderstromen, die hele dorpen wegvagen. Op wereldschaal betekenen deze ontbossingen vooral het uitsterven van allerlei dieren en planten, waardoor sprake is van verlies van de biodiversiteit. Het ongebreideld uitbreiden van landbouwareaal zal onvoldoende oplossing geven voor de vraag naar voedsel. - Het aantal stappen in de kringloop verminderen. Als elke opeenvolgende stap in de voedingskringloop een verlies van go% van de geïnvesteerde energie betekent, lijkt het eenvoudig om vooral veel elkaar opvolgende voedingsstappen te vermijden. Dat betekent dat mensen hun vleesconsumptie over de hele linie drastisch zouden moeten verminderen. Vlees dat geproduceerd is door het voeren van andere dierlijke eiwitten (vismeel, beendermeel, eiwitten uit eieren) is daarmee natuurlijk helemaal taboe geworden. Voedsel voor menselijke consumptie dient vooral te bestaan uit de voedingsstoffen die de producenten, de groene planten, maken, zodat per kilogram voedsel de meeste mensen gevoed kunnen worden. Vragen en opdrachten 1

Geef 2 voorbeelden van levensverrichtingen bij planten en dieren

Voorbeeld 1

Voorbeeld 2

plant mens

2

Fotosynthese is belangrijk voor de energievoorziening van alle levende wezens. a) Wanneer vindt fotosynthese plaats 0 overdag 0 ’s nachts 0 dag en nacht b) Welke 2 grondstoffen heeft de plant nodig bij de fotosynthese?

Science

14

energie

c) Welke 2 stoffen ontstaan er bij de fotosynthese?

3

Noem 2 stoffen, die door planten gemaakt zijn, waarin zonne-energie zit opgeslagen.

4

Wat zijn fossiele brandstoffen?

5

Geef een voorbeeld van een voedselketen.

6

Wat is het verschil tussen producenten en reducenten?

7

Door welvaartstijging neemt de consumptie van vlees toe. Noem 2 nadelen van het toenemen van de vleesconsumptie van mens en dier.

8

Wat is genetische manipulatie?

Science

15

energie

3

Mens en energie

We weten dat bijna alle energie op aarde uiteindelijk van de zon komt en dat deze voor een groot deel door planten is vastgelegd. Ook weten we dat mensen energie nodig hebben voor levensverrichtingen en maatschappelijke activiteiten. Lichaamsenergie halen ze uit planten en dieren. Voor het verrichten van allerlei activiteiten wordt de energie uit diverse energiebronnen gehaald. Omdat mensen zelf geen energie vastleggen behoren mensen tot de consumenten. Voedsel en energie Voedsel bevat brandstoffen en bouwstoffen. Het verbranden van brandstoffen in lichaamscellen levert energie op. De eenheid voor energie is Joule of kilojoule. Calorie en kilocalorie zijn oude eenheden. Op verpakkingen van voedingsmiddelen staat meestal aangegeven hoeveel energie er in zit.

Energiebehoefte Het menselijk lichaam gebruikt ongeveer 5500 KJ voor het op peil houden van lichaamsfuncties als ademhaling, bloedsomloop, op peil houden van de lichaamstemperatuur en groei. Te veel eten komt veel voor. Als mensen te veel suiker, zetmeel en vet gebruiken worden ze dik. Dat is ongezond en in westerse mensen vinden ze het niet mooi. Als overgewicht een ziekelijke vorm heeft aangenomen spreekt men over obesitas.

Science

16

energie

De energiebehoefte van mensen is afhankelijk van diverse factoren. Voorbeelden van deze factoren zijn: - de leeftijd Jonge kinderen hebben minder energie nodig van volwassenen. Tieners in de groei hebben meer energie nodig dan volwassenen. - het geslacht Vrouwen hebben in het algemeen minder energie nodig dan mannen van dezelfde leeftijd. Dit heeft te maken met het verschil in lichaamsbouw en een verschillend vetgehalte. - de lengte en het gewicht Lange, zwaar gebouwde mensen hebben meer energie nodig dan tengere mensen. - het verrichten van activiteiten Iemand die zwaar werk doet heeft meer energie nodig dan iemand die licht werk verricht.

De schema’s op deze bladzijde geven hiervan een overzicht.

Belangrijk is dat er niet alleen gekeken wordt naar de energiebehoefte. Voedsel moet ook de juiste bouwstoffen bevatten.

Science

17

energie

Vragen en opdrachten 9

Verklaar : a) Een meisje van 6 jaar verbruikt minder energie dan een meisje van 12 jaar.

b) Een jongen gebruikt meer energie dan een meisje van dezelfde leeftijd.

c) Een zwangere vrouw gebruikt meer energie dan een vergelijkbare niet zwangere vrouw.

d) In de ene familie worden de leden eerder dik dan in een vergelijkbare familie.

10

Bereken hoeveel kJ het volgende ontbijt bevat:

ontbijt

kJ

2 snee bruin brood = 70 gram 15 gram halvarine 2 snede kaas = 40 gram 2 glazen halfvolle melk = 400 gram

Totaal

11

Suikerziekte is een veel voorkomende stofwisselingsziekte. Zoek informatie over deze ziekte. Werk deze uit in een verslag. Aandachtspunten; risicogroep, oorzaak, symptomen en bestrijding.

Science

18

energie

Temperatuur en warmte Veel energiebronnen leveren warmte. Soms is dat wenselijk, soms wordt dit beschouwd als verlies. Warmte is een vorm van energie die kan worden omgezet in een andere energievormen . De grootheid die bij warmte hoort is temperatuur. Er worden diverse eenheden gebruikt die in elkaar kunnen worden omgerekend. De meest bekenden zijn Celsius, Kelvin en Fahrenheit. 1

Wat is warmte?

Alle stoffen zijn opgebouwd uit kleine deeltjes die moleculen worden genoemd. Moleculen bewegen. Hoe warmer de stof hoe meer ze bewegen. Alle stoffen bevatten dus bewegingsenergie. Men heeft berekend dat de moleculen van alle stoffen stilstaan bij – 273 graden Celsius. 2

Temperatuurschalen Een temperatuurschaal is een methode om de temperatuur in een getal uit te drukken. Er zijn diverse schalen ontwikkeld, die handig zijn voor verschillende toepassingen. Celsius In het dagelijks leven werken we in ons land met de schaal van Celsius. - De schaal van Celsius is gedefinieerd met twee ijkpunten: de temperatuur waarbij water bevriest bij een luchtdruk van 1 bar is gedefinieerd als 0 °C; - de temperatuur waarbij water kookt bij een luchtdruk van 1 bar is gedefinieerd als 100 °C. Het bereik hiertussen wordt verdeeld in 100 gelijke delen.

Kelvin In natuurkundige berekeningen werkt men altijd met de schaal van Kelvin. Deze schaal afgeleid van de schaal van Celsius, met een ander nulpunt 0 K is gelijk aan het absolute nulpunt, de laagste temperatuur die theoretisch bereikbaar is. Daardoor komt 0 graden Celsius overeen met 273 graden Kelvin. Science

19

energie

Fahrenheit Deze schaal wordt in Amerika gebruikt. - Het nulpunt werd verkregen door de thermometer in een mengsel van ijs, water en ammoniumchloride (een zout) te plaatsen. Dit was in die tijd een veel gebruikte methode om een lage temperatuur te krijgen. - Het tweede punt, 32 °F, vond hij door de thermometer in water te plaatsen waarop ijsvorming plaatsvond. - Het derde en laatste punt, 96 °F, werd bepaald door de lichaamstemperatuur van een mens. Omrekenen De temperatuur in graden Kelvin is 273 hoger dan de temperatuur in graden Celsius. Omrekenen is daardoor gemakkelijk: Tc = TK + 273

TK = Tc - 273

Voor de omrekening tussen Celsius en Farenheid kun jer de volgende vormules gebruiken.

Via internet zijn diverse programma’s beschikbaar om de schalen in elkaar om te rekenen. 3

Uitgzetten en inkrimpen

Bij temperatuurstijging zetten de meeste stoffen uit en bij afkoeling krimpen ze in. Een uitzondering hierop is water, dat zijn grootste dichtheid heeft bij 4°C. Het zet uit bij lagere en hogere temperaturen. De uitzetting is afhankelijk van de temperatuurstijging en van de soort stof.   

Een stof zet uit als je het verwarmt. Een vloeistof zet meer uit als een vaste stof Een gas zet meer uit als een vloeistof

De uitzetting of inkrimping is in verhouding met de temperatuurstijging of temperatuurdaling. Hierdoor kun je de uitzetting of inkrimping met een verhoudingstabel berekenen.

Science

20

energie

Uitzettingscoëfficiënt De ene stof zet meer uit en krinpt meer in dan de andere. De mate waarin een materiaal uitzet of krimpt bij per grad Celsius noemt men uitzettingscoefficient. Deze kun je opzoeken in tabellenboekjes Hoe beter de atomen aan elkaar gebonden zijn, hoe lager de uitzettingscoëfficiënt: zo is de waarde voor diamant erg laag. Viscositeit Bij 20 graden Celsius kunnen stoffen vast, vloeibaar of gasvormig zijn. De mate van stroperigheid van een vloeistof of van een gas noemt men viscositeit. De viscositeit geeft dus aan in welke mate een stof weerstand biedt tegen vervorming door een kracht. Water een voorbeeld van een vloeistof met een lage viscositeit, honing een voorbeeld van een vloeistof met een hoge viscositeit. Vloeistoffen met een hoge viscositeit worden viskeus genoemd. Oorzaak De moleculen van een stof bewegen. Naar mate de temperatuur hoger is bewegen ze harder. Harder botsen betekent dat de afstand tussen de moleculen groter wordt. Vergelijk het maar met twee ballen die met verschillende snelheden megen elkaar botsen.

Praktische betekenis Dagelijks hebben we met de eigenschap uitzetten en inkrimpen te maken. Vooral in de techniek houdt men er altijd rekening mee.

Science

21

energie

Vaak levert uitzetten en inkrimpen problemen op. Denk aan het uitzetten van treinrails en bruggen bij warmte. Om die reden houdt men een stukje speling aan op de plaats waar 2 materialen bij elkaar komen. Bij een bimetaal past men de eigenschap juist toe. Een bimetaal bestaat uit twee stripjes van verschillend metaal, die tegen elkaar bevestigd zijn: bij temperatuurverandering verandert de kromming van het bimetaal. Dit bimetaal bestaat uit aluminium en messing. Aluminium zet bij verwarmen meer uit dan messing en krimpt dus ook meer bij afkoelen. Het gearceerde metaal is messing. Een bimetaal kan gebruikt worden om hoge temperaturen te meten bijv. in een oven. Warmtetransport Uit ervaring weten we dat warmte zich verplaatst. Dit kan op 3 manieren: geleiding, stroming en straling. Geleiding Hiernaast zie je een stukje van een vaste stof. In dit geval stelt dit keukenzout voor. Als je vooraan de moleculen flink laat trillen dan wordt dat heel gemakkelijk doorgegeven aan de rest. DIT NOEMEN WE GELEIDING!!! De moleculen in het vuur gaan hard trillen en geven dat door aan zodat de warmte door de hele spijker gaat

De warmte gaat door geleiding naar de buitenkant van de staafjes, maar niet alle staafjes geleiden de warmte evengoed. Het koperen staafje liet de lucifer het eerst ontbranden en geleidt dus de warmte HET BEST.

Stroming Vloeistoffen geleiden de warmte heel slecht, maar ze kunnen WEL bewegen. De warme stof gaat ZELF omhoog. Dit noemen we stroming. Alleen vloeistoffen en gassen kunnen warmte doorgeven door stroming. Bron:

Science

22

energie

Warme lucht is lichter dan koude lucht en daarom gaat die lucht omhoog. Dat zie je goed bij een verwarming. In een woonkamer gaat dat precies zo. Straling Als er geen stof aanwezig is dan kan toch de warmte van A naar B, Dat gaat dan via STRALING Zo komt de warmte van de zon bij ons terecht.

De warmte die bij hand 1 komt is straling De warmte voor hand 2 is stroming.

Samenvatting 1. Alle stoffen bestaan uit moleculen. 2. Alle moleculen bewegen zolang de temperatuur boven 0 graden Celsius is. 3. Hoe sneller ze bewegen hoe warmer de stof die ze vormen is. 4. Hoe sneller dat ze trillen, hoe meer ruimte dat ze nodig hebben. 5. In een vaste stof zitten alle moleculen op een vaste plaats. 6. In een vloeistof zitten ze wel tegen elkaar, maar niet vast aan elkaar 7. In een gas zitten ze heel erg ver uit elkaar 8. Warmtetransport vindt plaats via geleiding, stroming en straling

Science

23

energie

Vragen 1 We kennen diverse temperatuurschalen. a) Verklaar dat de temperatuurschaal Kelvin de meest voor de hand liggende schaal is.

b) Waarom wordt Celsius nog steeds gebruikt. Geef 2 redenen.

c) Waarom staan op veel thermometers de schaal van Celsius en de schaal van fahrenheit?

2

3

Reken uit: a) 20 graden Celsius =

………………………………………….. graden Kelvin

b) 20 graden Celsius =

……………………………………………. Fahrenheit

Als je stof verwarmt verandert de afstand tussen de moleculen. Wat is de juiste volgorde als je kijkt naar de afstand van de moleculen. Begin met de kleinste afstand en eindig bij de grootste. a) vast gas vloeibaar c) gas vloeibaar vast

4

b) vast vloeibaar gas d) gas vast vloeibaar

Dit zijn de bol en ring van Gravesande. Het koude bolletje past precies door de ring. Als je de bol eerst verwarmt blijft hij even op de ring liggen, daarna zakt hij erdoor. a) Hoe komt het dat de warme bol niet door de ring zakt?

Science

24

energie

b) Hoe komt het dat de bol eerst niet en daarna wel door de ring zakt. Geef 2 redenen.

5

Wat bedoelt men met de uitzettingscoëfficiënt van een stof?

6

Leg de werking van een bimetaal uit.

7

Noem de 3 manieren van warmtetransport. Geef bij elke manier een voorbeeld. Manieren van warmtetransport Voorbeelden

8

Wat bedoelt men met: Water heeft een lage viscositeit en stroop heeft een hoge viscositeit?

Science

25

energie

Elektrische energie

Overal kom je apparaten tegen die werken op elektriciteit. Nauw verwant daaraan zijn stoffen die elkaar aantrekken of afstoten. In alle gevallen gaat het om energie. In dit hoofdstuk gaan we voorbeelden van statische elektriciteit, magnetisme en ektriciteit bekijken. 1

Statische elektriciteit (wrijvingselectriciteit)

Als de aantrekkingskracht tussen 2 stoffen het gevolg is van wrijving heb je te maken met statische elektriciteit. Voorbeelden van statische elektriciteit zijn: - de kam die haren aantrekt; - de trui die knettert als je erover wrijft; - de schroevendraaier die een schroef vasthoudt; - een kunststof staaf die een waterstaaf aantrekt of afstoot; - de electriciteitsbuis die een ballon en papiersnippers aantrekt. Statische elektriciteit wortdt opgewekt door de wrijving tussen 2 stoffen. Daarom spreken we ook wel over wrijvings-electriciteit. Als de luchtvochtigheid laag is kunnen de opgewekte statische ladingen flink oplopen. In dat geval kan er bij aanraking van een metalen object een voelbare ontlading door vonkoverslag ontstaan. Een belangrijke veroorzaker van droge lucht binnenshuis is de verwarming. Daarom hebben we vaker last van statische elektriciteit in de winter dan in de zomer. In een elektriseermachine, zoals de Van de Graaffgenerator, wordt dat principe gebruikt om een hoge spanning op te wekken. Personen kunnen bijvoorbeeld statisch geladen worden door de wrijving tussen schoenzolen en vloerbedekking; het aanraken van metaal kan dan voor een ontlading zorgen. Een onweersbui is statisch geladen en de bliksem is de ontlading van statische elektriciteit. Statische elektriciteit kenmerkt zich door de aanwezigheid van een (hoge) spanning met een geringe energie-inhoud. Als statische elektriciteit niet kan wegvloeien naar de aarde kan deze met elke beweging verder oplopen waardoor je haar soms letterlijk rechtop kan gaan staan. Statische elektriciteit kan voor mensen een vervelend verschijnsel zijn.

Science

26

energie

Bijvoorbeeld: - Vellen papier of kunststof kunnen aan elkaar kleven; - Dunne kunststof kleding kan aan je lichaam kleven; - Als je een trui uittrekt, kan schoon en droog haar recht overeind gaan staan. - Als je "opgeladen" bent met statische elektriciteit kun je bij het aanraken van een metalen voorwerp zoals een deurkruk of autoportier een vervelende schok krijgen. Het is wetenschappelijk niet bewezen dat die vonk en schok(je) op zichzelf een risico is voor de gezondheid. Bij stoffen zoals nylon en acryl bouwt de lading van statische elektriciteit zich gemakkelijker op dan bij katoen of linnen. Zo geven schoenen met rubberzolen een veel grotere kans op schokjes dan schoenen met leren zolen. Vragen en opdrachten 1

Hoe ontstaat statische elektriciteit?

2

Statische elektriciteit kan lastig zijn voor mensen. geef daarvan een voorbeeld.

Science

27

energie

2

Magnetismne

Magnetisme is de eigenschap van sommige stoffen om andere stoffen (ijzer, nikkel, kobalt en staal) aan te trekken. Bij magneten maken we onderscheid tussen metalen magneten en electromagneten. Metalen magneten Magneten zijn gemaakt van ijzer of staal. De naam magneet komt van een streek die in het oude Griekenland Magnesia werd genoemd. Daar werden al in de oudheid ijzerertsen gevonden die van nature magnetisch waren. De dag van vandaag worden ijzeren of stalen magneten kunstmatig gemaakt. Dit kan eenvoudig door met een magneet op een bepaalde manier over een metaal te wrijven of door een stuk metaal te behandelen met elektrische stroom. Kunstmatige magneten kunnen verschillende vormen hebben.

De aantrekkingskracht bevindt zich vooral aan de uiteinden van de magneet (vb. staafmagneet). Die uiteinden, waar de aantrekkingskracht het grootst is, noem je de polen van de magneet. We spreken van een noordpool en een zuidpool (noord = wit , zuid = rood). Daar waar de magneet het minst magnetisch is spreken we van het neutrale vlak. De polen van 2 magneten trekken elkaar af of stoten elkaar a. Hierdoor komt het dat magneten elkaar soms aantrekken en soms niet. Wanneer dit niet het geval is, wil dit zeggen dat de twee gelijke polen naar elkaar staan. Wanneer dit wel het geval is, wil dit zeggen dat twee ongelijke polen naar elkaar staan.

Science

28

energie

Vragen en opdrachten 3

Vul de namen noordpool en zuidpool op de juiste plaats in.

4

Elke magneet heeft twee polen. a) welke polen stoten elkaar af? Geef 2 mogelijkheden

b) welke polen trekken elkaar aan?

5

Leg de werking van een kompas uit.

6

Hier zijn veldlijnen getekend. Wat zijn veldlijnen?

Electromagneten Magneten worde vaak gemaakt door geïsoleerde koperdraad om een spoel te wikkelen. Door de spoel te voorzien van een week ijzeren kern concentreer je het magnetisch veld.

Science

29

energie

Je kunt dit nabootsen door een spijker te omwikkelen met koperdraad

Het principe van een elctromagneet werkt ook omgekeerd. Als je een magneet heen en weer beweeegt in een spoel gaat er door de koperdraad een klein stroompje lopen. Dit heet inductiestroom

Elektromagneten en hun functies Magneten worden voor veel dingen gebruikt. Daarvoor wordt veel gebruikt gemaakt van elektromagneten, vaak in combinatie met metalen magneten en het opwekken van inductiestroom. Voorbeelden zijn: - De deurbel Je drukt op de knop. Dan gaat er een schakelaartje om en op deze manier wordt de stroom ingeschakeld. De elektromagneten trekken de stalen bladveer aan. Hierdoor slaat er een soort hamertje tegen de bel. Dat noem je een klepel. Op dat moment ontstaat er een opening bij een contact punt, waardoor de stroomkring meteen weer wordt verbroken. De elektromagneten verliezen hun magnetische kracht en de bladveer veert weer terug. Als de veer het contactpunt weer raakt, wordt de stroomkring weer hersteld. Alles begint weer opnieuw, totdat de drukschakelaar wordt losgelaten. - De inductiekookplaat Inductiekoken is koken met magneten. Als je zo'n kookplaatje openmaakt, kun je het belangrijkste onderdeel zien zitten van zo'n kookplaat: de spoel. De stroomrichting verandert heel snel. De noord- en zuidpool wisselen zo snel, dat zelfs ijzer niet aan de spoel vast blijft plakken. De hoeveelheid elektriciteit en de snelheid van het wisselen worden bepaald door een soort computertje onder de kookplaat. Als je dan het kookplaatje aanzet en je zet een pan erop, vangt de pan de energie van het magneetveld op en zet het om in warmte. Science

30

energie

- De fietsdynamo Ook in een fietsdynamo worden magneten gebruikt. Maak jouw dynamo maar open! Dan vind je een ronde magneet met een noordpool en een zuidpool van ijzer waar koperdraad omheen is gewikkeld. Maar hoe werkt dat ding? Als je trapt, begint er een wieltje te draaien die een magneet laat draaien. Als die magneet draait, verandert de magnetisering van het ijzer voortdurend. Daardoor verandert het magneetveld door de spoel ook telkens van grootte en richting. Op deze manier wordt een wisselspanning opgewekt tussen de uiteinden van de spoel. Er zijn ook dynamo's waarin de spoel ronddraait, terwijl de magneet stilstaat. Ook in dat geval verandert het magneetveld in de spoel steeds van grootte en richting. Een dynamo levert een spanning die steeds verandert. Zo'n spanning heet een wisselspanning. Een accu levert een constante spanning. Zo'n spanning noem je een gelijkspanning. In het hoofdstuk over elektriciteit leer je meer over spanning. - De transformator Een transformator bestaat uit twee spoelen, een primaire en een secundaire. Ze zijn bevestigd om een ijzeren juk. Als de primaire spoel wordt aangesloten op een wisselspanning, loopt er een wisselstroom doorheen. Daardoor wordt de primaire spoel een elektromagneet. Doordat de stroom steeds van grootte en richting verandert, doet het opgewekte magneetveld dit ook.

Het ijzeren juk wordt op deze manier gemagnetiseerd. De magnetisering verandert mee met het magneetveld en de primaire spoel. Het gevolg is dat er ook in de secundaire spoel een veranderend magneetveld ontstaat. Dit magneetveld wekt een wisselspanning op tussen de uiteinden van de secundaire spoel. Met een transformator kun je een spanning omhoog of omlaag transformeren. Of de spanning hoger of lager wordt, hangt af van het aantal windingen van de beide spoelen. Als de secundaire spoel meer windingen heeft dan de primaire spoel, wordt de spanning omhoog getransformeerd. Als de secundaire spoel minder windingen heeft dan de primaire spoel, wordt die spanning juist omlaag getransformeerd.

Science

31

energie

- De Luidspreker Geluid komt naar ons toe als een golf van steeds veranderende luchtdruk die zich verplaatst door luchtdeeltjes in beweging te brengen. Het trommelvlies vangt de trillingen op en gaat meevibreren. De hersenen 'vertalen' de trillingen zodat we geluid kunnen waarnemen.

Het 'trommelvlies' van de luidspreker bestaat uit een membraan dat trillingen doorgeeft aan de lucht. De kern van de speaker heeft een elektromagneet: een stroomdraad, gewonden om een stuk magnetisch metaal, zoals ijzer. Hoewel het metaal normaal gesproken niet magnetisch is, ontstaat er toch een magnetisch veld als er door de draad een elektrische stroom loopt. De versterker laat de elektrische stroom vele malen per seconde van richting wisselen, afhankelijk van het aangeboden signaal. De elektromagneet reageert daarop door zuid- en noordpool continu om te draaien. In de buurt van de elektromagneet bevindt zich een permanente magneet. In hetzelfde ritme als de wisseling van beide polen wordt deze aangetrokken of afgestoten. De permanente magneet is verbonden met het membraan en laat het trillen. - De Microfoon Doordat er geluid tegen een trilplaatje aankomt, gaat het plaatje meetrillen met het geluid. Aan het trilplaatje zit een klein spoeltje vast. Die gaat dan ook trillen en trilt vlakbij een magneet. Dan ontstaat er stroom in de spoel. Deze stroom wisselt op de maat van de muziek. De wisselende stroom uit een microfoon kan naar een versterker worden gevoerd. Deze versterkt de wisselende stroom zodat die weer naar een luidspreker kan. - Het cassettebandje Als je een opname maakt met een cassetterecorder, dan loopt de band langs de opnamekop. De opnamekop legt de nieuwe opname vast op de band. In de opnamekop zit een spoel, die gemaakt is van dun (geïsoleerd) koperdraad. Als er stroom door de spoel loopt, wordt de spoel een elektromagneet. De spanning die de microfoon of de tuner levert, verandert steeds. Daardoor verandert de stroom door de opnamespoel ook steeds. De spoel wordt een elektromagneet waarvan de sterkte steeds verandert. Op een cassetteband is een laagje materiaal aangebracht dat magnetisch kan worden gemaakt. Dit materiaal wordt sterk magnetisch als er veel stroom door de spoel loopt en zwak magnetisch al er weinig Science

32

energie

stroom door de spoel loopt. Op deze manier ontstaat er op de band een serie gebiedjes die afwisselend sterker en zwakker gemagnetiseerd zijn. Voordat de band de opnamekop passeert, komt hij voorbij de wiskop van de recorder. De wiskop wist de vorige opname van de band. Dat gebeurt door middel van een wisselspanning met een hoge frequentie over de spoel in de wiskop. Bij het afspelen beweegt de band langs de weergavekop van de recorder. Deze kop zet de magnetisering van de band om in een zwak, elektrisch signaal. In de praktijk wordt voor het opnemen en het afspelen dezelfde kop gebruikt. Het is een gecombineerde opname-weergavekop. Het elektrische signaal van de weergavekop is heel zwak. Daarom wordt dit signaal eerst versterkt, voor het naar de luidsprekers wordt geleid. Het versterkte signaal wordt door de luidsprekers weer omgezet in geluid. - Het relais Een relais wordt in veel automatische schakelingen gebruikt. Er zit een elektromagneet in die stroomkringen kan openen of sluiten. Het is dus eigenlijk een soort schakelaar. Een relais kan worden gebruikt om bellen, lampen en motoren te bedienen. Bijvoorbeeld bij een spoorwegovergang. De knipperlichten, bellen en spoorbomen worden elk door een ander relais aan en uitgezet. Ook in een auto kom je verschillende relais tegen. Relais worden in een auto gebruikt voor bijvoorbeeld de startmotor, de ruitenwissers en de koelventilator. Dankzij de verschillende relais kunnen de kleine stroompjes toch apparaten activeren. - De magneetzweeftrein Dit voertuig zweeft namelijk ongeveer 10 millimeter boven een baan door een magneetveld. De magneetzweeftreinen van nu hebben de magneten in de baan.

7

Hoe werkt een elektromagneet?

8

Noem 5 toepassingen van een elektromagneet.

Science

33

energie

Elektriciteit Energiebronnen worden vaak gebruikt om elektriciteit op te wekken. Dit kunnen bronnen zijn als fossiele brandstoffen, kernenergie en alternatieve energie. Voordelen van elektrische energie -

Is met eenvoudige apparaten gemakkelijk om te vormen tot andere energievormen, b.v. elektromotor, gloeilamp, verwarmingstoestel. Is eenvoudig en met kleine verliezen over grote afstanden te transporteren. Verplaatst zich met de snelheid van het licht (300 000 km/s). Veroorzaakt geen milieuvervuiling bij gebruik. Is dag en nacht beschikbaar, heeft een bijna onbegrensd werkgebied en bezorgt ons heel wat komfort. Verzekert in vele gevallen onze veiligheid: Denk aan buitenverlichting, diefstalbeveiliging, verkeerslichten, openbare verlichting, spoorseinen, vuurtorens enz.; Nadelen van elektrische energie

-

Elektrische energie kan men niet in grote hoeveelheden opslaan zodat ze moet geproduceerd worden op het ogenblik van verbruik. Elektrische energie is, zoals de andere energievormen, gevaarlijk.

Bronnen om elektriciteit te leveren Machines en toestellen die elektrische energie leveren, heten elektrische bronnen. Voorbeelden zijn cellen, batterijen, accu(mulatoren), generatoren.

- Cellen worden meestal batterijen genoemd. Ze zetten chemische energie om in elektrische energie. Bij het opladen wordt elektrische energie weer omgezet in chemische energie. Batterijen leveren elektrische energie aan verplaatsbare apparaatjes. - Een accu´s worden gebruikt in auto`s. Ook accu´s zetten chemische energie om in electrische energie. Ze leveren bijvoorbeeld de elektrische energie om verbrandingsmotoren te starten.

Science

34

energie

- Generatoren zetten bewegingsenergie om in electrische energie. Het zijn dynamo’s die bewegingsenergie, via magnetisme, omzetten in elektriciteit. In iedere auto is een generator ingebouwd, die wordt aangedreven door de verbrandingsmoter. Na het starten van die motor neemt de generator de taak van de accu over en levert hij elektrische energie aan alle ingeschakelde elektrische apparaten. De generatoren levert ook elektrische energie aan de accu, waardoor die steeds in geladen toestand blijft. Ook windmolens zijn grote generatoren . Electriciteitscentrales Een elektriciteitscentrale is een centrale productielocatie voor de opwekking van elektriciteit. De meeste elektriciteitscentrales wekken energie op door water in een stoomketel te verwarmen. Het water wordt omgezet in stoom en onder hoge druk door een turbine geperst. De turbine gaat draaien en brengt op deze manier een generator op gang die elektriciteit produceert. De elektriciteit wordt via leidingen naar verdeelstations en van verdeelstations naar transformatorhuisjes gevoerd. Van daaruit vindt verder transport plaats. Als particuliere windmolens energie over hebben wordt die aan het electriciteitsnet toegevoegd. Voorbeelden van centrales met een stoomturbine zijn: Kolencentrales · Gascentrales · Oliecentrales · Kerncentrales · Biomassacentrales · Vuilverbrandingscentrales Windmolens hebben geen turbine nodig omdat de wind al een draaiende beweging veroorzaakt. Geleiders en isolatoren Om een stroomkring te maken, heb je geleiders nodig. Dat zijn stoffen die de elektrische stroom goed doorlaten. Alle metalen zijn goede elektrische geleiders. Koper wordt vooral veel toegepast, omdat het beter geleidt dan Science

35

energie

de meeste ander metalen. Een andere (vaste) stof dat ook goed geleid is Koolstof. Water wordt een goede geleider door er bijvoorbeeld een zuur of zout aan toe te voegen. Isolatoren Stoffen die geen elektrische stroom doorlaten worden isolatoren genoemd. Over het algemeen kan je zeggen dat alle niet-metalen slecht geleiden en dus een isolator zijn. Enkele voorbeelden zijn plastic, hout, rubber en lucht 9

Noem 3 voorbeelden van milieuvriendelijke energiebronnen voor het opwekken van elektriciteit.

10

Verklaar dat electrische auto’s als milieuvriendelijk worden beschouwd ook als de elektriciteit is opgewekt met fossiele bronnen.

11

Electriciteitscentrale bestaan uit een turbine en uit een generator. a) Wat gebeurt er in de turbine?

b) Wat gebeurt en in de turbine?

12

Bij elektriciteit kennen we geleiders en isolatoren. a) Geef 2 voorbeelden van goede geleiders

b) Geef 2 voorbeelden van isolatoren

Science

36

energie

Grootheden en eenheden Bij elektriciteit stromen er deeltjes door een geleider; vaak is dat een draad. Je kunt dit vergelijken met water die door een slang stroomt. De spanningsbron kun je vergelijken met een pomp die de druk op peil houdt. Naast spanning heb je bij elektriciteit te maken met stroomsterkte en weerstand en vermogen. Spanning (V of U) Bij electriciteit spreekt men van elektrische spanning of kortweg spanning als men het drukverschil (potentiaalverschil) tussen beide polen bedoelt. De eenheid van spanning is Volt (V) en wordt gemeten met een voltmeter.

Als er een apparaat is aangesloten wordt de spanning gemeten over het apparaat (bijv. een lamp). Spanning is ook aanwezig als er geen stroom loopt.

Stroomsterkte (I) Als 2 polen, waartussen spanningsverschil heerst, met een geleider op mekaar worden aangesloten gaan er deeltjes van de + pool naar de – pool stromen. Stroomsterkte is de grootheid voor het aantal deeltjes dat per seconde door een geleider stroomt. De eenheid die er bij hoort is Ampere (A). Elektrische stroom wordt doorgaans weergegeven met de letter I (van intensiteit). Omdat een amperemeter de voorbijkomende deeltjes als het ware telt wordt deze in de stroomkring opgenomen. Er is geen stroomsterkte als er geen stroom loopt.

Weerstand (R) Weerstand is het omgekeerde van geleidingsvermogen. Materialen waarin elektrische ladingen zich kunnen verplaatsen, hebben dus een zeker geleidingsvermogen en daarmee een zekere weerstand. Is het geleidingsvermogen groot en dus de weerstand klein, zoals bij de meeste metalen, dan spreken we van geleiders. Is geen geleiding Science

37

energie

mogelijk, dan noemen we het materiaal een isolator. De eenheid van weerstand is Ohm afgekort met Ω. Wet van Ohm We vergelijken elektriciteit weer met water. Als de druk hoog is stroomt er meer water door een slang dan bij een lage druk. Neem je bij dezelfde druk een dikkere slang dan zal er meer water doorheen gaan. Bij elektriciteit gebeurt hetzelfde. De relatie tussen de spanning over, de stroom door en de weerstand van een object wordt gegeven door de wet van Ohm:

Electrische schakelingen Hieronder zijn 2 lampen aangesloten op een spanningsbron. In de ene situatie staan de lampen achter mekaar. We noemen dit is serie en kennen dat van de kerstboomverlichting. In de andere situatie staan de lampen naast elkaar. Dit heet parallel. Deze manier van schaklen wordt in huis toegepast.

Als je de stroomdeeltjes volgt in een serieschakeling dan gaan ze allemaal door beide lampen. Bij een parallelschakeling spitsden de stroomdeeltjes zich door 2 lampen. Als de spanning gelijk is en de lampjes allemaal hetzelfde zijn zullen de lampen bij een serieschakeling feller branden dan bij een parallelschakeling. Hieronder is een combinatie getekend. Lamp 2 en 3 staan parallel aan elkaar. Lamp 2 staat in serie met de andere 2 lampoen samen. Science

38

energie

Als je de spanning wil meten kan dat over een spanningsbron heen, maar ook over een of meerdere lampjes.

Als je de stroomsterkte wil meten kan dat op meerdere plaatsen in de stroomkring. Hier zijn een aantal mogelijkheden getekend.

13

14

Wat is er fout in deze schakeling?

In deze schakeling zijn 2 amperemeters opgenomen. Welke meter geeft de hoogste waarde aan, meter A of meter B? Met andere woorden door welke draad stromen de meeste elektrische deeltjes. 0A 0B

15

Een elektrisch verwarmingstoestel, geschakeld op een spanning van 220 V laat een stroom door van 8A. Hoe groot is de weerstand van het verwarmingstoestel? A. 0.036 Ohm

Science

B. 50 Ohm C. 27.5 Ohm

39

D. 1760 Ohm

energie

16

Welke spanning moet aangelegd worden om door een weerstand van 15 Ohm een stroom met een sterkte van 6 A te doen gaan? A 90 V B 180 V

17

B 1250 Ohm

D 26 V

B 3.0 Ohm

C 30 Ohm

D 2.7 Ohm

B 30 Ohm

C 1920 Ohm

D 3.75 A

B 0.01 A

C 10 A

D 100 A

Hoe groot is de weerstand bij een stroom van 10A en bij een spanning van 220V? A 2200 Ohm

24

C 104 V

Welke stroom vloeit er door een weerstand van 2200 Ohm bij een spanning van 220V? A 0.1 A

23

D 20 Ohm

Een toestel is aangesloten op een spanning van 240V, de stroomsterkte bedraagt 8A. Hoe groot is de weerstand van het toestel? A 50 Ohm

22

C 845 Ohm

Welke weerstand moet ik in een kring schakelen om een stroom van 0.3 A te bekomen bij een spanning van 9V? A 27 Ohm

21

D 1.4 A

In een stroomkring met een lamp vloeit er een stroom van 2A. De lamp heeft een weerstand van 52 Ohm. Hoeveel is de spanning van de aangesloten spanningsbron? A 2 V B 140 V

20

C700 A

Een toestel van 130V gebruikt een stroom met een sterkte van 6.5A. Hoe groot is de weerstand ? A 0.5 Ohm

19

D 0.4 V

Welke stroom vloeit door een toestel dat een weerstand heeft van 10 Ohm en aangesloten is op een spanning van 7V ? A 70 A B 0.7 A

18

C 2.5 V

B 0.05 Ohm

C 44 Ohm

D 22 Ohm

De motor van een ventilator is aangesloten op een netspanning van 230V. De weerstand van de motor bedraagt 46 Ohm. Hoe groot is de stroomsterkte ? A5A

Science

B 0.2 A

C 10580 A 40

D5V energie

Vermogen (en elektrische energie) Energie biedt de mogelijkheid arbeid te verrichten; daarom wordt arbeid ook energieverbruik genoemd. Elektrische energie wordt in elektrische schakelingen getransporteerd door een elektrische stroom. Er wordt elektrische arbeid verricht als elektrische energie wordt omgezet in een andere energievorm. Bij elektriciteit wordt het vermogen als volgt berekend: P U I In deze formule geldt: P = vermogen (in W = J/s) U = spanning (in V) I = stroomsterkte (in A) Om de arbeid te berekenen moet je het vermogen vermenigvuldigen met de tijd in seconde. E=Pxt In deze formule geldt: E = elektrische energie (in Joules) P = vermogen (in W) t = tijd (in s) De elektrische energie kan ook worden uitgedrukt in kWh. Hievoor moet het vermogen worden aangeduid in kiloWatt (kW) en de tijd in uren.

25

Een lamp staat aangesloten op een spanning van 12 V. Door de lamp loopt een stroomsterkte van 3,1 A. Bereken het vermogen van de lamp.

26

Een waterkoker heeft een vermogen van 1,4 kW en staat aangesloten op de netspanning(230 V). Bereken de stroomsterkte die door de waterkoker loopt.

Science

41

energie

27

Het vermogen van een LED-lampje bedraagt 0,05 W. De stroomsterkte door die LED is dan 0,05 A. Bereken de spanning die over het LED-lampje geschakeld staat.

28

Een koelkast staat aangesloten op de netspanning (230 V). Hierdoor loopt er door de koelkast een stroomsterkte van 240 mA. Bereken de kosten voor het gebruik van deze koelkast gedurende één jaar. Bedenk hierbij dat 1 kWh aan elektrische energie €0,14 kost.

LICHT (OPTICA)

Licht en donker hebben veel invloed op ons dagelijks leven. Denk daarbij bijvoorbeeld aan het bioritme om ’s nachts te gaan slapen of juist ’s nachts actief te worden. Ook de daglengte is een lichtfactor die sturend werkt op levende wezens. Door gebruik te maken van de eigenschappen van licht zijn mensen in staat om ons dagelijks leven te beïnvloeden.

1 Licht als energievorm

Licht is, net als warmte, een vorm van straling. Wanneer deze straling een golflengte binnen de voor mensen waarneembare grens heeft (ongeveer van 380 tot 740 nm) wordt deze straling licht genoemd.

Science

42

energie

Het zichtbare licht valt uiteen in zeven kleuren, variërend van violet tot rood. De golflengte van licht is kleiner dan de golflengte van warmte. Daardoor bevat licht meer energie dan warmte en kan licht worden omgezet in warmte.

Kleur:

Golflengte (nm):

Rood Oranje

Geel

Groen

Blauw Indigo

Violet

R

O

G

G

B

I

V

690

610

580

530

470

430

400

Elke lichtbron bestaat uit een mengsel van straling van verschillende golflengtes, dus uit meerdere kleuren. Een regenboog toont de 7 kleuren van het daglicht. Met een prisma kun je de kleuren van een lichtbron zichtbaar maken.

Een oppervlak dat alle golflengten volledig absorbeert, wordt zwart genoemd, een voorwerp dat alle golflengten volledig weerkaatst, wordt wit genoemd. Science

43

energie

Licht heeft verschillende uitwerkingen. Het kan de bewegingstoestand van voorwerpen veranderen, de aard van de stof veranderen. Daarom is licht een vorm van energie, we spreken van stralingsenergie. 2 De psychologie van het licht We weten dat licht en kleur ons leven beïnvloeden. Zo ervaren mensen rood als gevaar en als liefde. De invloed van kleur wordt bijvoorbeeld toegepast in interieurs, in schilderwerken en in de verpakkingsindustrie. Hieronder staan andere voorbeelden van kleur-associaties. Kleur Blauw

Waarheid, helderheid, waardigheid, status en macht

Bruin

Mannelijkheid, stabiliteit en gewichtigheid

Geel

Energie, vreugde, geestkracht, luchtigheid en lichtheid van het bestaan

Geelgroen Nieuw leven, voorjaar en groeikracht Grijs

Saai, vervelendheid, grauwheid en massa

Groen

Vruchtbaarheid, vrede en natuur

Oranje

Feest en overvloed

Paars

Leden van het koninklijk huis, rijkdom en verfijning; rouw, ingehouden emotie

Rood

Liefde, passie, warmte en vlammen

Violet

Helderziendheid, wijsheid, spiritualiteit, succes, spirituele groei, kracht, genezing, onafhankelijkheid en bescherming

Roze

Liefde, humor, vriendschap en trouw

Wit

Licht, zuiverheid, netheid en leegte

Zwart

Dood, rebellie, duisternis, ellende, einde, elegantie, mysterie, wraak en ondergang

3 Primaire kleuren en secundaire kleuren Kleuren worden op diverse manieren geordend. Een praktische indeling is die in primaire-, secundaire- en tertiaire kleuren. Science

44

energie

Primaire kleuren zijn kleuren die niet ontstaan door het mengen van andere kleuren. Dit zijn rood, geel en blauw. Een andere definitie van primaire kleuren is dat je met de primaire kleuren alle andere kleuren kunt maken. Omdat je door het mengen van rood, geel en blauw niet alle kleuren kunt worden de rood, groen en blauw vaak primair genoemd.

Secundaire kleuren zijn kleuren die door menging van twee van de drie primaire kleuren worden verkregen. Dit zijn oranje, groen en violet. Oranje ontstaat uit menging van rood en geel Groen ontstaat zogenaamd uit menging van geel en blauw Violet ontstaat zogenaamd uit menging van blauw en rood

Wanneer men de drie primaire kleuren met elkaar mengt verkrijgt men tertiaire kleuren. De grote variatie in kleuren wordt vaak gevisualiseerd in kleurencirkels Er zijn zeer veel kleuren die een eigen naam gekregen hebben. Zie hiervoor de lijst van kleuren. Ook zal de intensiteit van een kleur van invloed zijn op de waarneming, bijvoorbeeld, een lage intensiteit oranje zal als bruin worden ervaren. 4 Lichtbronnen

Een lichtbron is een object dat licht uitzendt waarvoor het oog gevoelig is. Voorbeelden van lichtbronnen zijn de zon en een lamp. Er zijn twee soorten lichtbronnen: natuurlijke en kunstmatige. Kunstmatige lichtbronnen zijn door de mens gemaakt. Voorbeelden van kunstmatige lichtbronnen zijn: een lamp, sportparkverlichting en een televisiescherm. Natuurlijke lichtbronnen zijn niet door de mensen gemaakt. Voorbeelden hiervan zijn: een bliksemschicht, een vuurvlieg, een ster en vuur. Als licht op een niet doorlatend voorwerp valt wordt een deel ervan opgenomen (geadsorbeerd) en een deel ervan terug gekaatst (gereflecteerd). Dat deel dat

Science

45

energie

gereflecteerd wordt komt in ons oog en kunnen we zien. Daardoor zien we voorwerpen in bepaalde kleuren. Een donker lichaam of donker voorwerp adsorbeert veel het licht. Een licht voorwerk weerkaatst veel licht. Hierdoor zijn donkere kleren warmer dan licht kleren.

5 Lichtmeting Met onze ogen kunnen wij waarnemen of het een donkere dag is of een heldere. Kleine verschillen kunnen we echter niet waarnemen . Dit komt doordat onze ogen zich, zonder dat wij dit ervaren, door middel van de pupil aanpassen aan de hoeveelheid licht . Om de lichtwaarde in een ruimte nauwkeurig vast te stellen heb je meetapparatuur nodig. De eenheid voor lichthoeveelheid is lux (lumen per m2). De lichthoeveelheid wordt gemeten met een luxmeter. De luxmeter Elke luxmeter is anders. Vaak werken ze digitaal. Je kunt er lichtsterkten mee meten tot 200.000 lux. Aan het apparaat zit een snoertje met een fotocel (oog). Dit "oog" richt je horizontaal naar het te meten punt. Een luxmeter kun je instellen op kleine of op grote lichthoeveelheden. Om te voorkomen dat de meter doorslaat en stuk gaat begin je altijd bij de hoogste schaal. In deze stand kun je de lichtsterkte inschatten en bepalen of je een of meerdere schalen omlaag kan.

Sommige meters werken met een kapje. Dit moet je gebruiken bij grote lichtsterkten.

6 Voortplanting van het licht Een lichtbundel kun je beschouwen als lichtstralen die uit een lichtbron komen. Een lichtstraal geeft de weg aan die het licht volgt door een voortplantingsmedium. Science

46

energie

Als je in een verduisterd lokaal een lamp laat schijnen op een wit scherm, zie je de lamp en een witte vlek op het scherm. Je ziet dus geen lichtstralen. Lichtstralen zijn dus onzichtbaar. Als je een voorwerp voor een lichtbron plaatst zie je een schaduw in het verlengde van het voorwerp. Hieruit blijkt dat lichtstralen zich rechtlijnig voortbewegen. Ze kunnen dus, zolang ze in hetzelfde medium blijven, niet om een hoekje buigen.

Dat licht zich rechtlijnig voortplant kun je op de foto zien. De zon bevindt zich achter de wolken. Hier en daar zie je lichtstralen die door het wolkendek worden doorgelaten. In de praktijk kunnen we geen lichtstraal realiseren. Daarom spreken we af dat we een zeer fijne lichtbundel een lichtstraal noemen. Bij lichtproeven gebruiken we daarvoor een plaatje met gleuven. We stellen een lichtstraal voor door een rechte pijl. Een pijlpunt duidt de voortplantingszin van het licht aan.

Lichtstralen kun je afbuigen door het medium waar het licht doorgaat te veranderen. Dit heet lichtbreking. We kennen dit uit het zwembad. Als je in het water staat en naar je lichaam kijkt is het net alsof er een knik in zit. Lenzen gebruiken we om lichtstralen af te buiten. Een lichtstraal buigt dan 2 keer af nl. van lucht naar lens en van lens naar lucht. Doordat de weg door de lens niet voor alle stralen even lang is ontstaan het bij holle en bolle lenzen stralen die naar elkaar toe lopen of stralen die van elkaar af lopen.

Science

47

energie

We onderscheiden: - evenwijdige lichtbundels De lichtstralen lopen evenwijdig aan elkaar zonder elkaar te raken. - convergente bundels: De lichtstralen lopen naar elkaar toe en raken elkaar in een brandpunt. - divergente bundels: De lichtstralen lopen van elkaar af.Bij een bolle lens kommen alle uittredende lichtstralen uit in 1 punt. Dit heet het brandpunt.

Ook bij holle en bolle spiegels worden lichtstralen zo afgebogen dat er convergerende en divergerende lichtbundels ontstaan. De volgende afbeeldingen geven dit weer.

Lensconstructies Als lichtstralen door een lens worden afgebogen ontstaat er achter de lens een beeld van het voorwerp dat de lichtstralen uitzendt. Met behulp van een (positieve/bolle) lens is mijn zo in staat om voorwerpen af te beelden op bijvoorbeeld een scherm. Het beeld kan hierbij groter zijn dan het voorwerp (vergroting) of het beeld kan kleiner zijn dan het voorwerp (verkleining = vergroting met een vergrotingsfactor die kleiner is dan 1). Om lichtstralen te kunnen tekenen door lenzen en om dus het beeld te kunnen construeren van een gegeven voorwerp (of het voorwerp te kunnen construeren van een gegeven beeld) zijn er drie specifieke lichtstralen van belang. Deze constructiestralen zijn als volgt gedefinieerd:

Science

48

energie

Voor de lens:

Achter de lens:

door optisch middelpunt

rechtdoor (niet gebroken)

evenwijdig aan de hoofdas

door het brandpunt

door het brandpunt

evenwijdig aan de hoofdas

Hierbij dient wel te worden opgemerkt dat alle lichtstralen vanuit een gegeven voorwerpspunt naar het bijbehorende beeldpunt gaan. Bovenstaande drie constructiestralen hebben alleen een goed te definiëren verloop. In onderstaande figuur is een voorwerpspunt getekend dat zich in de buurt van een bolle (positieve) lens bevindt. Het beeldpunt is geconstrueerd aan de hand van bovenstaande constructiestralen.

Aan bovenstaande figuur valt op dat, daar waar het voorwerpspunt boven de hoofdas van de lens ligt, het beeldpunt onder deze hoofdas ligt. Dit is altijd het geval als de voorwerpsafstand (de afstand van het voorwerp tot de lens) groter is dan de brandpuntsafstand van de lens. Het beeld dat ontstaat wordt ook wel een reëel beeld (het is immers daadwerkelijk af te beelden op een scherm). Een bijzondere situatie ontstaat als de voorwerpsafstand kleiner is dan de brandpuntsafstand van de lens. In onderstaande figuur is deze situatie weergegeven.

Science

49

energie

Aan de rechterzijde van lens (zie bovenstaande figuur) kan nu nooit een beeld ontstaan omdat er hier sprake van een divergerende lichtbundel. Het beeld moet daarom gezocht worden aan de linker kant van de lens (dus aan dezelfde zijde waar ook het voorwerp zich bevindt). Er ontstaat een zogenaamd virtueel beeld. Een virtueel beeld is niet af te beelden op een scherm (het bevindt zich immers aan dezelfde zijde van de lens als het voorwerp), maar kan slechts waargenomen worden door door de lens heen te kijken. Een vergrootglas is wel het beste voorbeeld van een virtueel beeld.

7 Schaduw Schaduwvorming is een belangrijke toepassing van de rechtlijnige voortplanting van het licht. Je weet al dat licht zich voortplant volgens rechte lijnen. Als je nu een ondoorschijnend voorwerp in een lichtbundel brengt, dan zijn er lichtstralen die door het voorwerp worden tegengehouden. Het gebied waar geen licht komt noemen we schaduw. Waar de schaduw op een scherm terechtkomt ontstaat een schaduwbeeld.

Het soort schaduw dat gevormd wordt, is afhankelijk van de grootte van de lichtbron. Schaduwen gevormd door een puntvormige lichtbron Bij een kleine lichtbron vormt zicht op het scherm een scherp afgelijnde schaduw. De schaduw wordt begrensd door de lichtstralen die rakelings langs het ondoorschijnende voorwerp gaan. Deze schaduw noemen we DE KERNSCHADUW.

De volgende tekening maakt dit duidelijk.

Science

50

energie

Schaduwen gevormd door een niet-puntvormige lichtbron Bij een grote lichtbron vormt zich op het scherm een grotere wazige schaduw. De schaduw bestaat uit een donker centraal gedeelte, de kernschaduw en daarrond een half donker gedeelte, de halfschaduw. De halfschaduw varieert van zeer donker nabij de kernschaduw tot vrij helder aan de buitenste rand.

Science

51

energie

Maansverduistering Voor deze situatie moet de aarde juist tussen de zon en de maan staan. De maan verdwijnt voor een waarnemer op aarde volledig in de kernschaduw van de aarde en ontvangt geen zonnelicht meer. We spreken dan van een volledige maansverduistering.

Zonsverduistering

De zon wordt, voor een waarnemer op aarde, verduisterd door de maan die juist tussen de zon en de aarde staat. Vermits de zon een grote lichtbron is, hebben we in deze situatie ook kern- en halfschaduw. In de kernschaduw hebben we een totale zonsverduistering (de zonneschijf is volledig bedekt door de maan) en in de halfschaduw hebben we een gedeeltelijke zonsverduistering (de zonneschijf is gedeeltelijk bedekt door de maan).

8

Opwarmen van de aarde

Als lichtstralen op ons lichaam vallen verliezen ze energie en veranderen ze in warmte. Dat voelen we als we in de zon komen. Als lichtstralen op de aarde vallen wordt een gedeelte teruggekaatst. Dit deel verwarmd voor een deel de atmosfeer. Een ander deel verdwijnt in het heelal. Het gedeelte dat niet wordt teruggekaatst word door de ondergrond, bijvoorbeeld land of water opgenomen. Daardoor Science

52

energie

wordt de ondergrond opgewarmd. Deze opgeslagen warmte kan op een ander moment, bijvoorbeeld ’s nachts, de omgeving verwarmen. Doordat water langzamer opwarmt dan land kan water meer warmte opslaan dan land. Hierdoor is te verklaren dat het in een waterrijke omgeving minder vriest dan in een waterarme omgeving. 9

De werking van onze ogen

Een oog is een bol. Het gekleurde rondje is de iris. In het midden van de iris zit de pupil. Door de pupil komt licht naar binnen. Het licht gaat door de ooglens. De ooglens zorgt ervoor, dat het beeld op het netvlies terechtkomt. Zo zie je. Hier zie je een oog van opzij en hoe het d'r van binnen uitziet. Een oog is een bol. Daar is de iris en in het midden van de iris zit de pupil. Door de pupil komt het licht naar binnen en het gaat daar door de ooglens en de ooglens zorgt er voor, dat het keurig daar op het netvlies terechtkomt. En je ziet het: het beeld staat op zijn kop. Dat beeld, dat wordt door de oogzenuw, die zit daar, naar de hersenen gestuurd. En die zetten het weer rechtop voor je. Als je nou bijvoorbeeld een bril zou dragen die de hele wereld ondersteboven zet, dan hebben je hersenen twee weken nodig om daaraan te wennen. En dan staat alles weer keurig rechtop!

Het kan gebeuren, dat het licht dat in je oog valt niet helemaal netjes door de lens op het netvlies terechtkomt. Het komt er dan iets voor terecht, je bent dan bijziend of het komt d'r iets achter terecht, en dan ben je verziend. Nou, dat is helemaal niet erg, want met nog een lens, een bril bijvoorbeeld of met contactlenzen, kun je dat echt prima corrigeren. 10 Plant en licht

Alle energie die we gebruiken is, direct of indirect, afkomstig van de zon. Alleen planten met bladgroen zijn in staat om deze energie vast te leggen in organische stof. Dit heet fotosynthese of koolstofassimilatie. Ook andere levensverrichtingen van planten worde beïnvloed door licht. Samengevat kun je zeggen dat je bij planten te maken hebt met

Science

53

energie

1 2 3 4 5

fotosynthese en ademhaling; de kleur van het licht; de hoeveelheid licht (intensiteit); de duur van het licht (daglengte); de richting van het licht.

Vragen en opdrachten bij licht 1

Licht is een vorm van energie. a) Welke lichtkleur bevat de meeste energie rood of paars?

b) Hoe weet je dat deze kleur het meeste energie bevat?

2

Verklaar dat licht kan worden omgezet in warmte. m.a.w. Hoe komt het dat de golflengte van licht groter wordt?

3

Wat is lichtbreking?

4

Hoe komt het dat wij alleen in het licht een voorwerp kunnen zien?

5

Als een lichtbundel door een lens gaat buigen de stralen 2 keer af. Laat in de volgende tekeningen zien wat er dan gebeurt.

Science

54

energie

6

Hoe ontstaat schaduw?

7

De lucht wordt verwarmd door uitstraling van de aarde. Verklaar dat het aan de kust minder vaak vriest dan in het binnenland.

8

Bij een maansverduistering zien we een schaduw op de maan. Waarvan is dit schaduwbeeld?

9

Welke schaduw zien we op de zon bij een zonsverduistering?

10

Geef in deze 2 afbeeldingen van oogafwijkingen de plaats van het brandpunt aan.

Science

55

energie

11 Gegeven is een positieve lens met brandpunten F en een voorwerp LL*. Zie onderstaande figuur. Construeer het beeld BB* van voorwerp LL

12 Gegeven is een positieve lens, een voorwerp LL* en een scherm. Zie onderstaande figuur. a. Construeer het beeld BB* dat door de lens op het scherm wordt geprojecteerd. b. Geef de plaatsen aan waar de brandpunten van de lens zich bevinden.

Science

56

energie

*.http://fys.kuleuven.be/pradem/applets/vinap/optica/gekleurde_schaduw/gekleurde_schaduw. html http://www.dekoepel.nl/zenit/eclipsweb/index.html http://www.exploratorium.edu/eclipse/2008/ http://home.planet.nl/~ouwer273/zonsverduistering.htm http://www.ja.nl/t/vakken/na/licht/index.html http://www.agtijmensen.nl/video/ess05_int_mphase.swfof http://www.virtueelpracticumlokaal.nl/maanfase_nl/Maanfase_nl.htm

Science

57

energie