Doelen
- Je kent een aantal energievormen
- Je kunt rekenen met rendement
Energie
We weten niet precies wat energie is. Wel kunnen we vaststellen dat energie bestaat en we kunnen het meten. Energie komt voor in veel verschillende vormen. Warmte is een vorm van energie waar je al kennis mee hebt gemaakt. Er zijn nog veel meer vormen van energie. Elektrische energie, bewegingsenergie, straling en chemische energie. We kunnen de verschillende vormen van energie meten en we kunnen energie van vorm laten veranderen. We noemen dit ook wel het omzetten van energie.
Voor het meten van energie hebben we de eenheid Joule. Afkorting: J. Dit is de energie dit nodig is om een massa van 1 kg met 1 meter op te tillen.
Thermische Energie
Thermische energie is warmte. Je hebt al gezien dat er een verschil zit tussen warmte en temperatuur. Warmte is een vorm van energie die je kunt meten door temperatuur verschillen. Als je in je handen wrijft worden ze warm. Dit kost je lichaam energie. Als je het koud hebt ga je rillen. Je lichaam zet dan ook energie om in warmte.
Bij het verbranden van gas kun je meten dat de temperatuur boven de brander sterk toe neemt. Hier wordt energie uit het gas omgezet in thermische energie.
Elektrische Energie
Elektrische energie vindt je terug in elektrische schakelingen. Als er elektrische stroom door een lampje loopt wordt de elektrische energie omgezet in licht. Als je een batterij gebruikt is de elektrische energie na een tijdje op.
Je kunt elektrische energie op heel veel manieren gebruiken. Met een motor maak je beweging, met een lamp licht, met een kachel warmte en met een speaker geluid. Omdat elektrische energie zo veelzijdig is en makkelijk te verplaatsen maken we er veel en graag gebruik van.
Om elektrische energie te maken heb je een elektriciteitscentrale nodig. Deze zet bewegingsenergie om in elektrische energie. Zo kun je bijvoorbeeld de beweging van stromend water omzetten in elektrische energie. Ook kun je water koken en de stoom langs een turbine leiden die de bewegende stoom omzet in elektrische energie. De stoom kan gemaakt worden met de warmte van de verbranding van brandstoffen of door kernenergie.
Bewegingsenergie
Om ergens te komen heb je beweging nodig. Je kunt lopen, rennen of fietsen en dat kost je lichaam energie. Als je met een scooter of auto gaat kost het je brandstof. Hoe groter het voorwerp en hoe sneller de beweging, hoe meer energie het kost.
Om energie te besparen in het verkeer zijn een aantal slimme oplossingen bedacht. Zo kunnen auto's tijdens het remmen energie opsparen met dynamo's en die bij het optrekken weer gebruiken. Ook zijn er auto's die meerdere soorten motoren hebben. Elektrische motoren voor in de stad en een verbrandingsmotor voor op de snelweg.
Straling
Warmte kan zich verplaatsen door straling. Alle voorwerpen die warm zijn geven straling af. Deze vorm van straling is infrarood en is onzichtbaar voor het menselijk oog. Een andere vorm van straling is licht. Bij een lamp wordt elektrische energie omgezet in stralingsenergie. Bij een kachel wordt energie omgezet in warmtestraling.
Chemische energie
Chemische energie is energie die in bepaalde moleculen zit. Deze energie komt vrij bij een chemische reactie. Vaak komt het vrij in de vorm van warmte. Zo zit er in aardolie veel energie. Als je aardolie verbrandt komt er warmte en licht vrij. Maar ook in een bruine boterham zit chemische energie. Deze energie wordt er in je lichaam uitgehaald en later gebruikt als je gaat nadenken of bewegen. Alle vormen van opgeslagen energie in je lichaam zijn chemische energie.
Rendement
Je hebt gezien dat energie in veel verschillende vormen voorkomt. Je hebt ook al een paar voorbeelden gezien waarin energie wordt omgezet. Tijdens het omzetten van energie gaat er geen energie verloren. Helaas wordt niet alle energie omgezet in de energievorm die je graag wilt.
Een gloeilamp geeft licht maar wordt ook erg warm. We gebruiken een gloeilamp niet om ons huis te verwarmen dus die energie die de lamp warm maakt is niet nuttig. Zeker in de zomer zitten we niet op die extra warmte te wachten. Een gloeilamp zet de elektrische energie om in 5% licht en 95% warmte. Dit is dus niet zo efficiënt. We noemen de nuttige energie rendement en de energie die we niet gebruiken noemen we verlies. Een gloeilamp heeft dus een rendement van 5% en een verlies van 95%. Vanwege dit grote verlies heeft de overheid besloten om het gebruik van gloeilampen sterk terug te dringen. Een spaarlamp heeft een rendement van 40% en een TL-buis 65% en een led lamp 50%.
Bij het omzetten van chemische energie uit benzine in beweging van een auto treed ook veel verlies op. Een groot deel van de energie wordt warmte. We kunnen het rendement en het verlies tekenen in een Sankey diagram.
50
Wat is rendement?
51
Wat is het verlies van een spaarlamp?
52
Welke vorm van energie is het verlies van een gloeilamp?
53
Waarom kun je beter TL-buizen gebruiken?
54
Waarom kun je beter geen TL-buizen gebruiken?
55
Welk onderdeel waarmee je bewegingsenergie omzet in elektrische energie tref je aan in een elektriciteitscentrale?
56
Noem 3 soorten energie die je in een elektriciteitscentrale kunt omzetten.
57
Een TL-buis heeft een rendement van 65%. Als je 5000J aan licht nodig hebt, hoeveel energie kost dit dan?
58
Een brommer gebruikt 130.000 J aan energie en heeft een rendement van 28%. Hoeveel bewegingsenergie ontstaat er dan?
59
Hoeveel warmte genereert de brommen uit de vorige vraag?
60
Een zonnepaneel zet van de 8000 J aan zonlicht slechts 400J om in elektriciteit. Bereken het rendement.
61
Teken een Sankey diagram van een zonnepaneel.
62
Op een fiets worden verschillende vormen van energie omgezet. Als jij met je benen de fiets laat bewegen, welke vorm van energie gebruik je dan om bewegingsenergie te maken?
63
Welke andere vorm van energie ontstaat er bij het fietsen.
64
Je fiets heeft ook een dynamo. Welke vorm van energie komt uit de dynamo?
65
De energie uit de dynamo wordt omgezet in de gloeilamp van je fietsverlichting. Welke vormen van energie ontstaan er in de gloeilamp?
66
Maak een schema met blokken en pijlen waarin je aangeeft welke vormen van energie er zijn tijdens het fietsen en het afremmen van een fiets waarvan de verlichting aan staat. Begin met de chemische energie in je lichaam.
67
Met al onze apparaten gebruiken we veel energie. Welke energiebronnen ken je? Noem er 6.
68
Welke van deze vormen van energie raken op?
69
Welke raken nooit op?
70
Op welke manieren kunnen we zuiniger zijn met energie?
71
Is het beter om apparaten te maken met meer rendement en minder verlies of is het beter om minder energie te gebruiken?