Experiment 5 Koken: op gas of elektrisch?
leerling
Consumentenvraag "Wat is qua tijd en energiegebruik de meest gunstige manier om 1 liter water aan de kook te brengen?"
Inleiding De belangrijkste energiebronnen die in huishoudens gebruikt worden zijn gas en elektriciteit. Bij deze proef wordt op twee verschillende manieren 1 liter water verwarmd in een metalen pan, namelijk op een gaskomfoor en op een elektrisch komfoor. We willen onderzoeken welke manier het zuinigst is en welke manier het snelst is. We vergelijken daartoe de benodigde tijd en de benodigde energie om 1 liter water aan de kook te brengen. Voor het uitvoeren van deze test kan de hulp van het lokale energiebedrijf handig zijn.
Benodigdheden Gaskomfoor. Elektrisch komfoor. Een kWh-meter. Gasmeter (energiebedrijf). Metalen pan. Thermometer. Stopwatch/klok. Maatbeker. Water, lucifers en ovenwanten.
34
Uitvoering Je maakt gebruik van een kWh-meter. Als het nodig is kun je aan je docent vragen hoe die precies werkt. LET OP. Water kookt bij 100 °C. Dit is te heet voor je handen. Gebruik ovenwanten als je een pan moet verzetten! Een elektrische kookplaat blijft heel lang warm. Zet hem op een veilige plaats, zodat je er niet per ongeluk aan kunt komen. A GASKOMFOOR
Uitvoering Sluit het gaskomfoor via de gasmeter aan op de gasleiding. Neem 1 liter water uit de kraan en doe die in de pan. Meet de temperatuur van het water. Noteer de temperatuur in tabel 5.1. Noteer de beginstand van de gasmeter. Beginstand:
m3.
Zet het gaskomfoor aan. Meet elke minuut de temperatuur totdat het water de temperatuur van 100 °C heeft bereikt en noteer deze temperaturen in tabel 5.1. _ Zet het gaskomfoor uit. Lees de eindstand van de gasmeter af. Noteer de eindstand. Eindstand: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . m3. Verbruikt: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . m3 .
Tijd (min) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Temperatuur (°C)
Tijd (min) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Temperatuur (°C)
Tabel 5.1: Temperatuur gemeten per minuut bij koken op gas
B ELEKTRISCH KOMFOOR Uitvoering Sluit het elektrisch komfoor via de kWh-meter aan. Neem 1 liter water uit de kraan, doe die in de pan en meet de temperatuur. Noteer de temperatuur in tabel 5.2. Zorg dat de rode streep van de schijf van de kWh-meter in het venster te zien is. Zet het komfoor aan. Meet elke minuut de temperatuur totdat het water de temperatuur van 100 °C heeft bereikt en noteer deze temperaturen in tabel 5.2. Tel tijdens het verwarmen het aantal omwentelingen van de kWh-meter. Aantal omwentelingen = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tijd (min) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Temperatuur (°C)
Tijd (min) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Temperatuur (°C)
Tabel 5.2: Temperatuur gemeten per minuut bij elektrisch koken
Opdrachten
Teken een diagram met daarin twee grafieklijnen voor de twee verschillende manieren van verwarmen. Zet hierbij de temperatuur uit tegen de tijd. (tijd horizontaal).
Bereken hoeveel energie er gebruikt wordt bij het verwarmen door gas. De hoeveelheid energie die vrijkomt bij het verbranden van 1 m3 gas is te vinden in het Binasboek of is na te vragen bij het energiebedrijf.
Bereken uit het aantal omwentelingen van de kWh-meter hoeveel energie er gebruikt wordt bij het verwarmen door elektriciteit. Op de kWh-meter kun je lezen hoeveel omwentelingen overeenkomen met 1 kWh.
Vragen 1.
Zijn de grafieklijnen rechte lijnen? Geef een verklaring als dat niet zo is.
………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………
2.
Op welke van de twee geprobeerde manieren kun je het snelst 1 liter water aan de kook brengen?
………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………
3.
Welke wijze vraagt de minste energie?
………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………
4.
Wat is de goedkoopste wijze? Zoek hiervoor de prijs van gas en elektriciteit op.
………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………
5.
Welke manier is het beste voor het milieu? Geef argumenten.
………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………
6.
Geef een eindoordeel over koken opgas vergeleken met elektrisch koken. Betrek hierbij de antwoorden op de gestelde vragen.
………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………
Experiment 5
docent
Koken: op gas of elektrisch? Typering leerstof Basisvorming
Vaardigheden. Uit gegevens informatie selecteren. Proeven voorbereiden, uitvoeren en de resultaten ervan verwerken. In keuzesituaties een beargumenteerde mening weergeven. Energiegebruik. Energiehoeveelheid meten met behulp van een kWh-meter. Keus maken tussen gelijksoortige apparaten op grond van energiegebruik en veiligheid. Dit experiment heeft zijn plaats in de lessen natuurkunde en scheikunde in de basisvorming. De leerling leert omgaan met begrippen als energie en zuinigheid. De leerlingen moeten hun metingen uitzetten in een grafiek. Aan de hand van de grafiek moeten ze conclusies trekken. Natuurlijk zijn er meer variabelen te bedenken (bijvoorbeeld een petroleumbrander of een elektrische waterkoker) of kan een ander produkt (aardappelen, of een kleinere of grotere hoeveelheid water) genomen worden. Calorische gegevens van gas zijn te vinden in Binas. Als we uitgaan van Gronings aardgas is de verbrandingswaarde 32.106 J/m3. Bij het energiebedrijf is na te vragen hoe groot de verbrandingswarmte van het gas in uw woonplaats is.
Benodigdheden Gaskomfoor. Elektrisch komfoor. kWh-meter. Gasmeter (energiebedrijf). Metalen pan. Thermometer. Stopwatch/klok. Maatbeker. Water, lucifers en ovenwanten. De kWh-meter meet het energieverbruik. Als je de meter goed bekijkt, kun je een aanduiding vinden waarop staat hoeveel omwentelingen van de schijf overeenkomen met 1 kWh. Hieruit is te berekenen met hoeveel energie één omwenteling overeenkomt. Door het aantal omwentelingen tijdens het verwarmen van het water te meten, kun je de hoeveelheid energie bepalen die gebruikt wordt.
Uitvoering Veiligheid in de school is belangrijk. Kokende vloeistof is erg gevaarlijk. Laat pannen en kooktoestellen eerst goed afkoelen voor ze verplaatst worden en er met een nieuwe proef gestart wordt. In plaats van een metalen pan kan ook gebruik worden gemaakt van een bekerglas. Indien u deze proeven in een groter project opneemt (bijvoorbeeld omgaan met energie), kunnen de leerlingen veel zelf doen aan de voorbereiding: bezoek aan een energiebedrijf voor de gegevens van gas; milieu-effecten beschrijven van het verbranden van fossiele stoffen; situatie thuis analyseren: hoe wordt er gekookt? bij elkaar zoeken van alle materialen en het voorbereiden van grafieken. De organisatie van dit experiment zal afhangen van het materiaal waarover uw school beschikt. Als u over meerdere gas- en elektriciteitsmeters beschikt, kunt u deze proeven door verschillende groepjes leerlingen laten doen. U kunt deze proef ook opnemen als een onderdeel van een carrouselpracticum. De nauwkeurigheid van de metingen zal bepaald worden door de zorgvuldig heid bij het vaststellen van het moment waarop het water zijn kookpunt bereikt. Afleesfouten zullen gemaakt worden bij het niet op tijd aflezen van de thermometer.
N.B. Eventueel is het experiment ook te gebruiken in klas 4.
Literatuur Consumentengids, november 1991, p. 702-705, Elektrische waterkokers.
Bron: Experiment 5 (H. Faber) uit de publicatie “Natuurkunde” uit de reeks “Consumentenproeven in de klas.”
UIT: CONSUMENTENPROEVEN IN DE KLAS Natuurkunde Eindredactie: Miek Scheffers-Sap (KPC) Toon de Valk (KPC) Eeke Wervers (Consumentenbond) Sylvia Nanning (Consumentenbond) 's-Hertogenbosch, KPC, 1994
WOORD VOORAF De reeks Consumentenproeven in de klas bevat drie publikaties. Er is een uitgave voor scheikunde, voor natuurkunde en voor biologie. Aan de hand van deze publikaties kunnen leerlingen kennis maken met de praktijk van vergelijkend warenonderzoek. Centraal staan produkten uit het dagelijks leven, zoals w.c.-papier, zonnebrillen, wasmiddelen en snijbloemen. De proeven zetten de leerlingen aan tot toepassing van de leerstof bij de beantwoording van concrete vragen: welk w.c.-papier is goed en goedkoop; welke zonnebril laat de minste schadelijke straling door; welk wasmiddel lost eiwitvlekken het beste op; met welk snijbloemenvoedsel houd je de bloemen het langst goed? Door de koppeling van vakinhouden aan alledaagse thema's passen de proeven bij uitstek bij de recente ontwikkelingen rond de 'vermaatschappelijking' en het contextgericht zijn van leerinhouden. Welke leerinhouden/kerndoelen bij de verschillende proeven aan de orde komen, ziet u in het overzicht op pagina 3 en 4. De publikaties zijn gebaseerd op inzendingen voor de onderwijswedstrijd die de Consumentenbond in 1993 organiseerde ter gelegenheid van zijn 40-jarig jubileum. De opdracht voor de inzenders hield in dat zij een ontwerp moesten maken voor een 'consumentenproef' die bruikbaar is in het voortgezet onderwijs bij de vakken scheikunde, natuurkunde of biologie. De inzendingen zijn beoordeeld op praktische uitvoerbaarheid, veiligheid en originaliteit. Doorslaggevend was de mate waarin de proef consumenteninformatie oplevert. Een deskundige jury met vertegenwoordigers uit het onderwijsveld en de Consumentenbond heeft alle inzendingen beoordeeld (zie het juryrapport achterin deze uitgave). De jury heeft de winnaars aangewezen en de proeven voor deze uitgaven geselecteerd. De geselecteerde inzendingen zijn uitgewerkt tot proeven die direct bruikbaar zijn in de klas. De publikaties bevatten kopieerbare leerlingenbladen waarop ruimte is uitgespaard voor de antwoorden en uitwerkingen. Op docentenbladen wordt een nadere toelichting op de proef gegeven, met antwoorden op de vragen uit de leerlingentekst en met literatuurverwijzingen. We houden ons van harte aanbevolen voor uw reactie. KPC Consumentenbond
OVERZICHT PROEVEN NATUURKUNDE MET TYPERING PROEF EN VERWIJZING NAAR ONDERWERPEN Nr Titel/typering Klas 1 KWALITEIT VAN W.C.-PAPIER 1-3 Onderzocht wordt sterkte van droog en vochtig papier, scheurgemak, zachtheid en prijs van een velletje w.c.-papier.
6
Onderwerp Kennis verzamelen, gemotiveerd standpunt innemen, bewust consumentengedrag.
2 HOEVEEL LICHT HOUDT 3-5 EEN ZONNEBRIL TEGEN? Onderzocht wordt hoeveel licht door een zonnebril tegengehouden wordt, en of de prijs overeenkomt met de kwaliteit.
Informatie selecteren, gegevens verzamelen en verwerken, experimenten voorbereiden/uitvoeren/ verwerken. Elektriciteit: wet van Ohm, LDR.
3 HOE ZUINIG IS EEN DIMMER? Onderzocht wordt of een dimmer energiebesparend werkt.
3-4
Experimenten voor bereiden/uitvoeren/ verwerken. Meten met kWh-meter. Berekening energiekosten. Werking LDR.
4 SPAARLAMP VERSUS GLOEILAMP Onderzocht wordt of en wanneer een spaarlamp voordeliger is dan een gloeilamp.
3-4
Informatie selecteren, gegevens verzamelen en verwerken, experimenten voorbereiden/uitvoeren/ vetwerken. Elektriciteit: vermogen, kWh-meter, wet van Ohm, LDR. Berekening energie kosten.
5 KOKEN: OP GAS OF BaELEKTRISCH? sisOnderzocht wordt welke manier vorvan verhitten voordeliger is. ming
Informatie selecteren, gegevens verzamelen en verwerken, experimenten voorbereiden/uitvoeren/ verwerken. Energie: kWh-meter, berekening energiekosten.
Titel/typering TEST: FIETSVERLICHTING Onderzocht wordt hoe het gesteld is met de achterlichten van de fietsen op school.
Klas Basisvorming
Onderwerp Informatie selecteren, gegevens verzamelen en verwerken, experimenten voorbereiden/uitvoeren/ verwerken. Materialen in constructies,
context: roesten van ijzer. 7
HET SUIKERGEHALTE VAN COLA Onderzocht wordt hoeveel suiker er in cola zit. Ook wordt cola-light bekeken.
4
Informatie selecteren, gegevens verzamelen en verwerken, experimenten voorbereiden/uitvoeren/ verwerken. Massa en dichtheid.
