Fiche 1. Verklaring. Zei je "energie"? Toepassingen

Transcriptie

1 3 Verklaring Fiche Je hebt drie manieren gebruikt om het molentje te laten draaien, het draadje op te rollen en zo de dop te laten stijgen: Het water vloeit naar beneden door de zwaartekracht. Door te blazen krijg je een luchtverplaatsing, net zoals bij wind. Je spieren brengen je vingers in beweging. De drie acties zorgen ervoor dat het molentje draait, en er arbeid wordt verricht. Voor arbeid is er energie nodig. Energie betekent in het Grieks een kracht in actie. Tijdens het experiment heb je drie verschillende soorten energie gebruikt: de energie die de zwaartekracht aan water geeft (energie uit waterkracht), de energie uit de beweging van de lucht (windenergie) en de energie afkomstig van je spieren (spierkrachtenergie). Zei je "energie"? Wat een energie! roept men uit bij sportprestaties. Energiecrisis kopt de krant. Energiebesparing is noodzakelijk om de opwarming van de aarde tegen te gaan herhalen de ecologen. Spreekt iedereen hier over dezelfde energie? Toepassingen We onderscheiden verschillende energievormen: mechanische energie, die beweging voortbrengt (zoals in de proef), bijvoorbeeld de energie uit waterkracht die wordt opgewekt door de beweging van water; de windenergie die wordt opgewekt door luchtverplaatsing en de spierkrachtenergie die wordt aangemaakt door onze spieren; thermische energie, bijvoorbeeld de warmte van een haardvuur; elektrische energie, bijvoorbeeld bij bliksem; nucleaire energie, die voorkomt uit de krachten die de deeltjes in de kern van een atoom bij elkaar houden; chemische energie, die ontstaat als de bindingen tussen atomen worden verbroken, bijvoorbeeld bij de verbranding van het gas van een fornuis of tijdens de aanmaak van elektriciteit in een batterij; stralingsenergie, bijvoorbeeld het licht dat wordt uitgezonden door de zon of door een lamp. Heel wat energievormen kunnen voortkomen uit verschillende bronnen, zoals we hebben vastgesteld tijdens het experiment. Sommige energiebronnen zenden verschillende energievormen uit, een gloeilamp bijvoorbeeld zendt warmte (thermische energie) en licht (stralingsenergie) uit. Wat is energie eigenlijk?

2 Materiaal 3 Plaats het molentje dat je maakte in stap op de punt van het potlood, zodat het vlot kan draaien. Hou het molentje onder een waterstraal uit de kraan, terwijl je het draadje met de dop horizontaal over je vinger laat hangen, zonder het te spannen. plastic fles met dop Draai de kraan dicht, rol het draadje af. dop van een plastic fles potlood 5 6 Blaas boven het molentje. Rol het draadje af en duw met je vinger tegen het molentje. schaar dunne draad? Welke energievorm zorgt ervoor dat de schroef draait en het draadje oprolt? passer? x draad potlood Experiment Verwijder de ring die rond de hals van de fles zit. Knip het bovenste gedeelte van de fles af op ongeveer 0 centimeter van de top van de fles. Maak met de schaar een reeks schuine, parallelle inkepingen in de hals, zoals aangeduid op de tekening. Vouw de vleugels om. Let erop dat ze even ver omgevouwen worden. Schroef de dop van de fles. Maak met de punt van de passer een gaatje in het midden van de dop. Maak één uiteinde van de draad vast rond de hals van de fles (daar waar de ring van de dop rond zat). Knoop het draadje goed vast rond de hals van de fles. Bevestig het andere uiteinde van de draad aan de dop door hem door het gaatje in de dop te halen. Illustraties : Luis Espinoza

3 3 Verklaring Fiche Bij elke proef smelt het kaarsvet dankzij de warmte, de thermische energie: De vlam brandt en verbruikt het hout van de lucifer en zuurstof uit de lucht. Hierbij komt warmte vrij die het kaarsvet doet smelten. De zonnestralen worden geabsorbeerd door het kaarsvet, waardoor het opwarmt en smelt. De elektrische energie uit de batterij brengt de ijzerwol onder een elektrische spanning. De elektrische energie verwarmt de draad en doet zo het kaarsvet smelten. De wasknijper zorgt ervoor dat je je vingers niet verbrandt. Bestaan er verschillende manieren om te verwarmen? De mens heeft vele verschillende systemen uitgevonden om zich te verwarmen. Sommige zijn milieuvriendelijker dan andere. Waarop moet men zich baseren bij het kiezen van een verwarmingssysteem? Toepassingen Tijdens het experiment worden drie verschillende bronnen gebruikt om dezelfde energievorm te genereren, namelijk warmte: In het eerste geval ontstaat er warmte bij de verbranding (thermische energie uit een chemische reactie). Tijdens de verbranding wordt het hout in combinatie met zuurstof uit de lucht omgezet in koolstofdioxide, waterdamp en as. Hier is de lucifer de energiebron. In het tweede geval is er een natuurlijke warmtebron, namelijk de zon. In het derde geval is er een elektrische bron, nl. de batterij. Tijdens deze proef wordt elektriciteit geproduceerd door een chemische reactie binnen in de batterij. Hoe kies je de beste energiebron om met hetzelfde resultaat te verwarmen? De lucifer heeft een korte levensduur en zorgt voor vervuilend gas en afval. De batterij raakt opgebruikt en er zitten vervuilende bestanddelen in. De energiebron die het minst schadelijk is voor het milieu en die nooit opgebruikt raakt, is de zon. Er is wel een probleem. Als er tijdens de proef een wolk voor de zon verschijnt, wordt het kaarsvet niet voldoende opgewarmd en zal het niet smelten. We zien dus dat het niet altijd even gemakkelijk is om een keuze te maken. We moeten daarom goed nadenken over de voor- en nadelen van de energiebron die we gebruiken, en ons afvragen hoeveel energie en welke energie we waar en wanneer nodig hebben. We moeten ook nadenken over het rendement en de beperkingen van de toestellen waarmee we de energie verbruiken. Een laatste factor waar we rekening mee moeten houden, is het gewenste comfort. Wanneer we met al deze factoren rekening houden bij onze keuze, spreken we van rationeel energiegebruik. Kun je aantonen dat je kaarsvet op verschillende manieren kunt laten smelten?

4 Materiaal? Hoe verklaar je wat er met het kaarsvet gebeurt? theelichtje (zonder het aluminium omhulsel) metalen paperclip (zonder plastic omhulsel) platte batterij van,5 volt ijzerwol (schuurspons) wasknijper vergrootglas lucifers? Smolt het kaarsvet even snel tijdens de drie proeven? Experiment paperclip stukje ijzerdraad Vraag een volwassene om een lucifer aan te steken en die tegen de kaars te houden. Observeer het kaarsvet. 3 Hou het vergrootglas tussen de zon en de kaars, zodat de zonnestralen gedurende een tiental seconden op één plekje van het kaarsvet vallen. Observeer het kaarsvet. Bevestig een draad van de ijzerwol aan de paperclip. Bevestig de paperclip aan een van de aansluitklemmen van de batterij. Neem met behulp van de wasknijper het andere uiteinde van de draad vast en knijp dat vast op de andere aansluitklem van de batterij. Druk de kaars tegen de ijzerwoldraad. Observeer het kaarsvet. Illustraties : Luis Espinoza BATTERIJ,5 V wasknijper

5 3 Verklaring Fiche 3 Het schoepenrad brengt de as van de motor in beweging. De draaibeweging van de as zorgt ervoor dat een spoel koperdraad binnen in de motor begint te draaien. Langs de spoel staan er kleine magneten. Door de draaibeweging wekken de magneten een elektrische stroom op in de koperen spoel. Die stroom zet zich voort tot in het lampje. Dit soort toestel, dat men een stroomgenerator noemt, kan een elektrische stroom opwekken als hij aangedreven wordt door mechanische energie. Zo leveren de dynamo van een fiets en de alternator van een auto elektrische stroom. Energie uit waterkracht Water wordt al sinds eeuwen gebruikt als energiebron om molens te laten draaien en op die manier graan te malen. Op het einde van de 9e eeuw werden veel molens omgebouwd om iets anders te produceren. Toepassingen Waterkrachtcentrales gebruiken de stroming van een waterloop, het vallende water bij een stuwdam of een andere watertoevoer om het wiel van een turbine (schoepenrad) aan te drijven. De turbine laat op haar beurt de as van de generator draaien. Hoe krachtiger de waterstroom, hoe meer elektrische stroom er gegenereerd wordt. Zo kunnen verschillende woningen, een hele buurt, een stad of een aantal dorpen van elektriciteit voorzien worden. Een stuwdam kan ook schadelijk en vervuilend zijn. Het water dat door een stuwdam tegengehouden wordt, vormt een kunstmatig meer. Die meren overspoelen grote leefgebieden van mensen, dieren en planten, en zorgen ervoor dat er minder water in de benedenloop van de rivier stroomt. Kleine centrales die langs de rivieren verspreid staan hebben slechts een beperkte negatieve invloed op het milieu, zeker wanneer we dit nadeel afwegen ten opzichte van de voordelen van hernieuwbare energie. MEEL Mijn batterij is plat. Kunt je ze opladen? Is het mogelijk om elektriciteit op te wekken met behulp van stromend water?

6 Materiaal? Zie je het lampje branden? (Opmerking: Als je niets ziet gebeuren, wissel dan de aansluitklemmen op de motor om.) kleine elektrische motor (zit in de energiedoos) lampje (LED) van,5 volt (zit in de energiedoos) dop van een plastic fles motor plastic koffielepels schaar grote handboor LED dop passer lepels Experiment werkingsschema motor 3 Maak met de passer een klein gaatje in het midden van de dop. Maak daarna met de boor vier grote gaten in de zijkant van de dop. Knip de steel van de lepeltjes af, zodat er nog maar cm overblijft. Plaats een lepeltje in elk van de vier gaten, zoals aangeduid op de tekening. Zo heb je een schoepenrad gemaakt. Maak het lampje vast aan de aansluitklemmen van de motor. Duw de as van de motor stevig in het gaatje dat je in het midden van de dop hebt gemaakt. Plaats het schoepenrad onder de waterstraal van de kraan. Illustraties : Luis Espinoza LED spoel N Z magneet

7 3 Verklaring Fiche De schroefbladen staan allemaal naar dezelfde kant gebogen. De wind drukt op de schroefbladen en zorgt ervoor dat ze bewegen in één richting, afhankelijk van de mate waarin ze gebogen staan. Dat zorgt ervoor dat de schroef draait en de as van de motor in beweging brengt. De beweging van de as brengt spoelen met koperdraad in de motor in beweging. De spoelen bewegen ten opzichte van een aantal kleine magneten en door die beweging ontstaat er een elektrische stroom in de koperdraad, die zich voortzet tot in het lampje. Hoe werkt een windmolen? Windenergie Toepassingen De wieken van een windmolen laten een as draaien. Die is uitgerust met een versnellingsbak om de draaisnelheid te verhogen, net zoals de versnellingen op een fiets. De as laat de magneten van de generator draaien rond de spoelen met elektrische draad, waardoor elektriciteit wordt geproduceerd. Hoe sneller de wieken van de windmolen draaien, hoe meer elektriciteit er geproduceerd wordt. Er bestaat een besturings- en beveiligingssysteem om zo veel mogelijk stroom op te wekken, maar ook om de draaisnelheid te vertragen bij storm. De mast zorgt ervoor dat de rotor (de wieken) hoog genoeg boven de grond geplaatst kan worden, daar waar de windsnelheid hoger is. Ter hoogte van de grond wordt de windsnelheid afgeremd door obstakels zoals huizen en bomen. De hoeveelheid elektriciteit die een windmolen produceert, is afhankelijk van de grootte van de wieken. Wieken met een diameter van m produceren enkele honderden watt aan elektriciteit, genoeg voor één of enkele woningen. Wieken met een diameter van 75 m produceren megawatt en kunnen een kleine stad van elektriciteit voorzien. Windmolens leveren energie zonder dat er brandstof nodig is. Ze vervuilen dus niet en windenergie is bovendien onuitputbaar. Het is een heel interessante en milieuvriendelijke manier om energie op te wekken, ook al kost het veel om een windmolen te maken en vinden sommigen dat windmolens het landschap ontsieren. Kan de wind een gloeilamp laten branden?

8 Materiaal Maak het gaatje groter met de spijker en bevestig er de as van de motor in. kleine elektrische motor (zit in de energiedoos) stukken elektriciteitsdraad (zit in de energiedoos) lampje (LED) van,5 volt (zit in de energiedoos) plastic fles van,5 liter met dop (kies voor een fles die gemaakt is van stevig plastic, bijvoorbeeld een spuitwaterfles) ventilator of krachtige haardroger schaar passer kleine spijker 3 Verwijder het omhulsel rond de uiteinden van de elektriciteitsdraden. Maak telkens één uiteinde vast aan een aansluitklem van de motor en het andere uiteinde aan het lampje. Zet de ventilator (of haardroger) aan. Hou de schroef voor de windstroom. Zet, indien nodig, de schroef in beweging met je hand. Kijk naar het lampje. Als er niets gebeurt, bevestig het lampje dan andersom aan de elektriciteitsdraden. Je kunt het toestel ook uitproberen door het in de wind te houden op een dag dat het hard waait.? Waarom geeft het lampje volgens jou licht? motor haardroger Experiment Knip het bovenste gedeelte van de fles af. Maak vijf schuine, evenwijdige inkepingen van 6 cm lang, zoals aangeduid op de tekening. Plooi de kleppen naar buiten. Maak met behulp van de passer een gaatje juist in het midden van de dop. Illustraties : Luis Espinoza LED

9 3 Verklaring Fiche 5 Het warme water uit het potje stijgt in wolkjes tot aan de oppervlakte. Het warme water neemt meer plaats in dan het koude water of, anders gezegd, het warme water weegt minder dan het koude water en gaat daardoor als het ware op het koude water drijven. De warmte van de aarde Toepassingen Hoe dieper we binnendringen in de aarde, hoe hoger de temperatuur is. Die warmte verwarmt ook het water dat diep in de aarde opgeslagen is. Kunnen we die warmte gebruiken? Door dat principe toe te passen, maakt men in de geothermie gebruik van de warmte van de aarde die in de ondergrondse waterlagen zit. Het grondwater wordt opgevangen door twee boringen. Water wordt tot aan de oppervlakte opgeboord, men onttrekt de warmte aan het water en pompt het vervolgens weer in de ondergrond. Er bestaan twee vormen van geothermische energiewinning: de laagenergetische vorm maakt gebruik van de lagen met een temperatuur tussen 30 en 00 Celsius, die zich op een diepte van 500 à 000 meter bevinden. De energie heeft verschillende toepassingen: verwarming in steden, serres, thermen. Bij hoogenergetische geothermie wordt energie geproduceerd op basis van geothermische dampen. Er bestaat in feite ook nog een derde vorm, de zeer laag energetische geothermie, die met behulp van een warmtepomp de warmte uit ondiepe grondlagen haalt (gemiddeld minder dan 00 meter diepte). Nog een beetje lager. Ze is bijna gaar. Ik voel het! Vermengen twee watermassa s met een verschillende temperatuur zich onmiddellijk als ze met elkaar in contact komen?

10 Materiaal Hou het stokje bovenaan vast en breng zo voorzichtig het potje tot op de bodem van de fles. glazen fles van vruchtensap met een brede hals? Wat zie je in de fles gebeuren? potje van een fotofilmpje donkere inkt houten stokje of breinaald elastiekje mengsel van inkt en warm water elastiekje Experiment koud water 3 Verwijder het deksel van het potje. Draai het elastiekje rond het potje, zoals aangeduid op de tekening. Vul de fles met koud water. Vul het potje met warm water. Voeg 0 druppels inkt toe aan het warme water en meng met het stokje. Steek het stokje achter het elastiekje om het vast te maken aan het potje. Illustraties : Luis Espinoza

11 3 Verklaring Fiche 6 Bij opwarming wordt water in waterdamp omgezet. Waterdamp is een gas dat meer plaats inneemt dan water als vloeistof. Daarom is er te weinig plaats in de pot voor al het gas dat ontstaat, en het gas ontsnapt dan onder druk door elk gaatje dat het kan vinden. Als het gas ontsnapt, duwt het tegen de schoepjes en doet zo de lift naar boven gaan. De kookplaat heeft het water opgewarmd maar ook de snelkookpan zelf. Die heeft zo veel warmte afgegeven dat je moest opletten dat je je niet verbrandde. Al die warmte is verloren gegaan! Stoomkracht Hoe werkt een klassieke elektriciteitscentrale? Toepassingen De klassieke elektriciteitscentrales produceren energie volgens hetzelfde principe. Die centrales gebruiken kolen, petroleum, gas of radioactieve elementen (kerncentrales) om water op te warmen. Het water wordt omgezet in damp die door zijn kracht de generator doet draaien. De generator produceert elektriciteit. Mijnheer, niet instappen als het toestel in beweging is!!! Om elektriciteit te produceren zijn die centrales weinig doeltreffend. Slechts een klein deel van de energie wordt gebruikt om elektriciteit te produceren, de rest van de energie gaat verloren in de vorm van warmte: in de lucht, in de waterlopen en in de oceanen. Er zijn wel centrales die het overschot aan warmte recupereren door de warmte af te leiden en er bijvoorbeeld gebouwen mee te verwarmen. Die procedure wordt warmtekrachtkoppeling (WKK) genoemd en verhoogt de doeltreffendheid van de gebruikte brandstoffen. Kun je een lift bouwen die op stoom werkt?

12 Materiaal snelkookpan kookplaat pannenlap (ovenwant) plastic flessen met dop scherpe schaar passer handboor stuk fijn touw erg dunne breinaald kurk aan de afgeknipte flessenhals. Knoop het touw strak vast rond de flessenhals. Prik met de punt van de passer twee gaatjes in de flessenwand. Zorg ervoor dat de twee gaatjes zich tegenover elkaar en op dezelfde hoogte in de fles bevinden. Duw de breinaald door één van die gaatjes en daarna door de kurk met de schoepjes, zoals aangeduid op de tekening. Ten slotte duw je de breinaald door het tweede gaatje in de flessenwand. Bevestig het stukje flessenhals aan het andere uiteinde van de breinaald. De breinaald moet je door de plastic dop duwen, zoals aangeduid op de tekening. Vul de snelkookpan met een bodem water. Sluit de pan af en zet ze op de kookplaat om op te warmen. Als het ventiel van de snelkookpan al enkele minuten beweegt, neem je het eraf met de pannenlap. Vervang het ventiel door de gemaakte opstelling, zoals aangeduid op de tekening.? Ging de dop aan het touwtje naar boven? Experiment? Hoe verklaar je dat?? Werd al de energie van de kookplaat gebruikt om de dop te doen stijgen? 3 Het experiment wordt uitgevoerd in het bijzijn van een volwassene. Neem de eerste fles en knip er het bovenste stukje van de hals af. Dat stukje dient als lift om de draad op te rollen, zoals aangeduid op de tekening. Neem de tweede fles en knip er de bodem af. Die bodem gebruik je om vier schoepjes te maken, zoals aangeduid op de tekening. Doorboor de kurk met de handboor. Maak met behulp van een scherpe schaar vier gleuven in de zijkant van de kurk en plaats er de plastic schoepjes in. Maak met de punt van de passer een gaatje in het midden van de twee flessendoppen. Draai de eerste dop op de afgeknipte flessenhals. Maak de tweede dop vast aan een stuk touw. Maak het losse uiteinde van het touw vast Illustraties : Luis Espinoza

13 3 Verklaring Fiche 7 Het stuk van cent vliegt weg, in tegenstelling tot de stukken van euro die bijna niet bewegen. Wat er gebeurt, is dat de bewegingsenergie van het stuk dat je schuift (het stuk van cent) wordt doorgegeven van stuk naar stuk. In tegenstelling tot de stukken van euro kan het laatste stuk (het stuk van cent) wegspringen omdat het niet tussen twee andere stukken geblokkeerd zit en het zijn energie ook niet kan doorgeven aan een ander stuk. Een elektrische schok Hoe kan een zonnepaneel elektriciteit produceren? Toepassingen Een zonnepaneel produceert elektriciteit op basis van het zelfde principe. De stralen van de zon bestaan uit lichtdeeltjes, die we fotonen noemen. Op het moment dat de zonnestralen het zonnepaneel bereiken, ontstaat er een elektrische schok: de fotonen komen in contact met het paneel. Het materiaal van het paneel reageert op zijn beurt door kleine deeltjes af te staan, die we elektronen noemen. De elektronen kunnen wegspringen, net zoals het stuk van cent. Als veel elektronen worden afgestaan, wordt er een elektrische stroom (elektronenstroom) geproduceerd. Ik ben helemaal opgewonden! Silicium is een materiaal dat licht in elektriciteit kan omzetten. Zonnepanelen worden vervaardigd uit silicium en kunnen daarom stroom produceren. Zonnepanelen die elektriciteit produceren worden fotovoltaïsche panelen genoemd: foto betekent licht en voltaïsch verwijst naar elektriciteit. De panelen kunnen elektriciteit leveren voor enkele huishoudtoestellen. Ze zijn gemakkelijk te installeren, onderhoudsvriendelijk en hebben een lange levensduur, ongeveer 30 jaar! Een paneel met een oppervlakte van m levert per jaar gemiddeld 800 à 850 kwh. De technologie is uiterst geschikt voor afgelegen gebieden of toestellen die niet aangesloten zijn op het elektriciteitsnetwerk: dispensaria, campings, parkeermeters in de stad, praatpalen langs de autosnelweg zo hoeven er geen elektriciteitskabels aangelegd te worden. Leve het vrije elektron!!! Wat moet je doen als er geen zon is of als je meer energie verbruikt dan de zon levert? Je kunt reserve-energie opslaan in batterijen. Je kunt je aansluiten op het elektriciteitsnetwerk: als je een overschot aan elektriciteit hebt, geef je het door aan het netwerk en als je een tekort hebt, levert het netwerk je de nodige energie. Kun je nabootsen wat er in een zonnepaneel gebeurt?

14 Materiaal? Wat gebeurt er? 3 muntstukken van euro muntstuk van cent muntstuk van cent Experiment Leg de drie muntstukkenstukken van euro tegen elkaar op één lijn op een vlakke tafel. Achteraan leg je het stuk van cent erbij, zoals aangeduid op de tekening. Laat het stuk van cent tegen het eerste stuk van euro schuiven. Illustraties : Luis Espinoza

15 3 Verklaring Fiche 8 De aansluitklemmen van de batterij zijn van koper, terwijl de paperclips van ijzer zijn. Door ze in de citroen te duwen komt het koper in contact met het zure sap van de citroen. Koper en ijzer reageren niet op dezelfde manier op het zuur. De chemische reacties die plaatsvinden, zorgen voor een verplaatsing van de elektronen in de stroomkring. Dat doet een elektrische stroom ontstaan die zich verplaatst via de elektriciteitsdraden. Op het moment dat de elektrische stroom het lampje bereikt, geeft dat licht. Hoe meer citroenen je toevoegt aan het circuit (met dezelfde opstelling: aansluitklem - draad - paperclip), hoe meer licht het lampje zal geven. Hoe werkt een elektrische batterij? Chemische elektriciteit Toepassingen Tegenwoordig bevatten enkel autobatterijen nog een vloeistof die heel zuur is. De meeste andere batterijen zijn droge batterijen die werken op basis van chemische stoffen, die zeer vervuilend zijn. Dat zorgt voor moeilijkheden bij de verwerking van gebruikte batterijen. Er is onderzoek verricht naar oplossingen om de schade voor het milieu van die onmisbare gebruiksvoorwerpen te beperken. Momenteel bestaan er oplaadbare batterijen die meermaals gebruikt kunnen worden. Kan je natuurlijke elektriciteit maken?

16 Materiaal halve citroen een aansluitklem van een batterij en een paperclip zitten. Die mogen elkaar niet raken. citroenen mes lege batterijen van,5 volt 3 metalen paperclips (zonder plastic omhulsel) 5 stukken elektriciteitsdraad (zit in de energiedoos) lampje (LED) van,5 volt (zit in de energiedoos) knijptang of een stevige schaar plakband 3 Breng de uiteinden van het lampje in contact met de vrije uiteinden van de draden (het langste uiteinde aan het lampje moet contact maken met de draad die bevestigd werd aan de aansluitklem). Om te verhinderen dat de draden te veel bewegen, kun je de twee vrije uiteinden van de stroomkring met plakband aan de tafel vastmaken, ongeveer cm van elkaar verwijderd. Breng daarna het lampje in contact met de draden.? Wat gebeurt er met het lampje? Experiment Verwijder het omhulsel aan de uiteinden van de elektriciteitsdraden. Knip de vier aansluitklemmen van de batterijen af. Bevestig aan de ene kant van drie draden een paperclip en aan de andere kant een aansluitklem van een batterij (gebruik plakband om de aansluitklem aan de draad vast te maken). Maak aan de vierde elektriciteitsdraad alleen een paperclip vast en aan de laatste alleen een aansluitklem van een batterij. Snij de citroenen met een mes in twee stukken. Maak vervolgens een stroomkring, zoals beschreven op het schema. Controleer goed of er in elke Illustraties : Luis Espinoza

17 3 Verklaring Fiche 9 Na een week kun je zien dat er kleine gasbelletjes uit de slang in het glas terechtkomen. Het gas duwt het water uit het glas, waardoor het waterpeil in het glas zakt. Het gas ontstaat door de gisting van de plantaardige organische stoffen in de bokaal. De gisting vindt plaats door de werking van bacteriën in afwezigheid van zuurstof (anaërobe gisting). Het gevormde gas wordt biogas genoemd. Biogas Olie, steenkool en aardgas ontstaan door de afbraak van levende organismen. Is het mogelijk om gas te verkrijgen zonder miljoenen jaren te moeten wachten? Toepassingen Het productieproces van biogas, zoals methaan, is een natuurlijk proces. Je kunt het bijvoorbeeld observeren in moerassen of op stortplaatsen. Biogas kan echter ook kunstmatig opgewekt worden in gistingstanks. Daarvoor brengt men organisch afval en bacterieculturen samen in een gistingstank. Als het vrijkomt, pak ik het. Als er methaan in de atmosfeer komt, draagt dat bij tot het broeikaseffect. Als methaan verbrand wordt, heeft dat daarentegen geen invloed op het broeikaseffect en wordt er bovendien energie geproduceerd. Hierdoor moet er minder energie geput worden uit de eindige voorraden aan fossiele brandstoffen en wordt een extra uitstoot van koolstofdioxide vermeden. Vergisting is dus een CO -neutrale technologie. Biogas kan op verschillende manieren een toegevoegde waarde leveren: het kan bijvoorbeeld verbrand worden om warmte of stoom te produceren en zo elektriciteit te genereren. Het is dus een goede methode om afval te laten renderen. De herkomst van het afval kan gevarieerd zijn: dierlijke uitwerpselen, huishoudelijk afval, slib van waterzuiveringsstations enzovoort. Hoe kun je gas winnen uit organisch huishoudelijk afval?

18 Materiaal het papier en de rand van het glas volledig in de schaal ondergedompeld zijn. Verwijder voorzichtig het papier en zorg dat het uiteinde van het slangetje zich onder het glas bevindt. klokhuizen en appelschillen bokaal met deksel slangetje (buis) handboor (iets dikker dan het slangetje) sterke lijm of silicone glas doorschijnende schaal (of bak) waarvan de hoogte van de zijkanten ongeveer de helft is van de hoogte van het glas blad papier (knip er een vierkant uit met zijden van ongeveer 5 cm) 3? Plaats de opstelling in de buurt van een warmtebron (bij de verwarming of in de zon). Wacht meer dan een week. Blijft het glas gevuld met water? lijm rond de slang voor een hermetische afsluiting glas water Experiment Maak met de handboor een gat in het deksel van de bokaal om er de slang door te steken. Wrijf lijm of silicone rond de slang zodat het gat met de slang erin hermetisch afgesloten wordt. Vul de bokaal met klokhuizen, schillen en ander huishoudelijk afval en sluit hem. Vul het glas tot de rand met water en leg het papier erbovenop. Dompel het uiteinde van de slang onder het water in de schaal. Draai het glas voorzichtig ondersteboven terwijl je het papier voorzichtig op zijn plaats houdt. Zorg dat Illustraties : Luis Espinoza klokhuizen en appelschillen doorschijnende schaal

19 3 Verklaring Fiche 0 De zonnestralen die de zonnezijde van het blad of de folie bereiken, worden opgenomen of weerkaatst door het blad of de folie. De bladen die de zonnestralen opnemen, zijn warmer dan de bladen die de stralen weerkaatsen. De stralen geven warmte door aan het voorwerp dat de stralen absorbeert. De opname of weerkaatsing van de stralen door elk blad of elke folie is afhankelijk van de kleur: Het wit blad papier en de aluminiumfolie (niet geschilderd) nemen maar weinig stralen op. De stralen worden weerkaatst op deze oppervlaktes. De twee zwarte bladen nemen de stralen goed op. Weinig stralen worden weerkaatst. Heb je opgemerkt dat de schaduwzijde van het zwarte papier minder warm aanvoelt dan de schaduwzijde van het zwarte stuk aluminiumfolie? Dat komt omdat aluminium een metaal is. Metaal is een betere warmtegeleider dan papier; metaal geeft de warmte sneller door. De warmte die aan de zonnekant van de aluminiumfolie opgevangen werd, stroomt gemakkelijk door naar de schaduwzijde. Raak nu de zonnezijde van het witte papier en de niet-geschilderde aluminiumfolie aan. Wat stel je vast? Licht opvangen om zich te verwarmen De hoofdkleur van zonne-installaties is zwart. Waarom? klapper klapper klapper Toepassingen Waarom zijn volgens jou de huizen in Griekenland wit geschilderd? Zonne-installaties (zonneboilers, voor de productie van warm water en fotovoltaïsche panelen, voor de opwekking van elektriciteit) zijn hoofdzakelijk zwart. Daardoor kunnen ze een maximum aan zonnestralen opnemen. Kan de kleur van het materiaal helpen om beter warmte op te vangen?

20 wit blad papier zwart blad papier (of zwart geschilderd) als de bladen papier) lang boeken met dezelfde afmetingen Materiaal stuk aluminiumfolie (met dezelfde afmetingen zwart geschilderd stuk aluminiumfolie (met rechthoekige plank van 0 cm breed en 50 cm dezelfde afmetingen als de bladen papier) Illustraties : Luis Espinoza? Experiment Zoek een zonnige plek op. Leg de vier bladen naast elkaar op de grond zonder dat ze elkaar raken. Maak met de twee boeken en de plank een afdak, zodat de helft van elk blad schaduw krijgt. De andere helft blijft in de zon, zoals aangeduid op de tekening. Leg je vinger na tien minuten op de schaduwzijde en op de zonnezijde van elk blad. Welk deel is het warmst en welk het minst warm?

21 3 Verklaring Fiche Het water dat uit de slang loopt, is aanzienlijk warmer dan het water dat erin gegoten werd! Alle elementen om de zonne-energie zo goed mogelijk te gebruiken zijn aanwezig: De zwarte slang absorbeert de zonnestralen en geeft de warmte door aan het water. De aluminiumfolie weerkaatst het grootste deel van de zonnestralen in de richting van de slang. Het glazen vierkant laat de zonne-energie binnen en houdt die gevangen. Op het moment dat de stralen door het glas gaan, verliezen ze een gedeelte van hun energie zodat er niet meer voldoende energie aanwezig is om weer naar buiten te gaan. De stralen worden dus opgesloten. Dat noemt men het broeikaseffect. De wol dient als isolatie. Hij zorgt ervoor dat de warmte niet te snel ontsnapt. De zonneboiler De zonnestralen verwarmen alles waarop ze schijnen. Toepassingen De zonneboilers op de daken van huizen werken volgens hetzelfde principe. De panelen vangen het invallende zonlicht op en zetten het om in warmte. Die warmte wordt doorgegeven aan een vloeistof, die de warmte transporteert naar het water in het voorraadvat. Zo heeft men continu warm water ter beschikking. Het warm water kan gebruikt worden voor het sanitair, voor de wasmachine en in mindere mate voor de verwarming van huizen (dit laatste altijd in combinatie met een aanvullend verwarmingssysteem). Dikwijls denkt men dat zonnesystemen enkel werken als er constant zon is, zonder wolken. Er is echter ook licht als er wolken zijn. Zonnestralen vervoeren energie, ook al is de zon verborgen achter de wolken en voelt de omgeving niet zo warm aan. Dat verklaart waarom zonnesystemen ook werken in Noord-Europa. In Oostenrijk en Duitsland worden jaarlijks tienduizenden systemen geïnstalleerd. Hoe kun je de warmte van de zon gedurende meerdere uren opslaan zonder ze te verliezen?