Hoofdstuk t* Energie. Vwo 3. Energie omzetten

Transcriptie

1 BASSSïOf Hoofstrk4Eneryie re, Hoofstuk t* Energie Vwo 3 Energie omzetten 2a a e Í e Í hemishe energie + warmten stratingsenergie etektrishe energie -+ warmten stratingsenergie hemishe energie -r elektrishe energie (en warmte) -+ stralingsenergie warmte el.ektrishe energie -+ stratingsenergie warmte hemishe energie -+ etektrishe energie (en warmte) -+ ewegingsenergie ewegingsenergie *r etektrishe energie -+ hemishe energie (en warmte) Zie figuur 1. De spaarlamp verruikt veel miner elektrishe energie an een gewone gloeitamp (12 W tegen 60 W). Beie lampen geven ongeveer evenveel liht. Êen spaarlamp heeft veel miner elektrishe energie noig om ezelfe hoeveelhei tiht te proueren als een vergetijkare gtoeilamp. P=7 W, us Ê- P.t= 7 x 3600 = Eris na l uur 25 kj verruikt. Spaarlampen gaan ook veelanger mee an gtoeilampen. n it geval wel 6000 uur ín plaats van 1000 uur. elektrishenergie gloeítamp 60 W ffguur 1 spaarlomp 12 tál t4

2 -;te Zie het staafiagram. i00a ; -9 i< È 9) t 6 A=warmte;B =stratingsenergie van luht. Getui;at is e eweging vanynamo,motenen ventilatoren ij het lopenvane stroomontstaatook Bij e eweging neemte energiea[ snelaf en stopt het geheel. warmteie verwíjnt.daaroor Plus Presott James Joule 6 a C -+ warmte zwaarte-energie -+ ewegingsenergie zwaarte-energie 0e hoeveelhei eraagt:2 x 2,0 x 2,Ax 9,8 = 78,4J. 0m 0,5 kg water 1 ocin tempentuurte laten stijgen,is 2100J noig.eris ehtermaar78,4j. Dushet waterstijgt maximaal78,4/21aa* 0,037"C. E,=m'h'9,& van het Maximaal. omatniet alle 78,4J ten goeekomtaane temperatuurstijging water.eenee[zal verlorengaanoor e wrijving van e touwtjesover e katrollenen warmtenaare uitentuht. oorhet'lekken'van t5

3 SAS SStOF HooÍstrk4 fnergie Elektrishe energie om.etten in waímte 7 Er is 3,9 J warmte noig om 1 g melk 1 oc in temperatuurte oen stijgen. 8 a E= P. t= 1200 x 1800 = J = 2,76 MJ; omrekenen naar kwh is elen oor 3,6 MJ: 2,16f3,6 = 0,6 kwh; of je oet 1,2 kw x 0,5 h = 0,6 kwh f = P.t= 965 x 360 = J=3474OO/36C000 = 0,0965 kwh; of je oet:0,965 kwx0,1 h=0,0965kwh 9 a Q=.m.LT=4,2x'1,5 025 = 15750, us 16 kj P= E/ t=75750/(75 x 60) = 17,5, us 18W Het water zal niet atte warmte opn men ie het element proueert. Er'tekf altij wel wat warmte weg. n werkelíjkhei heeft het e[ement meer warmte geproueer, us e uitkomst ij is te [aag. Í0 a V[oeistof B heeft e grootste soortetijke warmte. Het uurt namelijk langer voorat B een graa in temperatuur is gestegen, us aar is l.ijkaar meer warmte voor noig. Neem e grafiek van A tussen 0 en 15 minuten: Q='m'LT, us = = 15 x 60 x72/(700 x (65-15)) = 2,16.Stof A heeft us een soortetijke warmte van 2,2 J/g- 'C. Stof A zou atohot kunnen zijn. 11 Q =. m. Lï = 4,2 x 5, x 80 = 1,68' L06; P = Q / t = 1,68' 706/60C = 2,8' 103; us 2,8 kw 12 a P. t = ' 1t. LT; t = (. m. L) / P = (4,2 x 800 x 88)/2, = 148 ; us 2,5 minuten Niet a[[e warmte ie het verwarmingselement ontwikkelt, wort oor het water opgenomen. Een eel gaat'vertoren'. Het opwarmen uurt us langer an ereken is. 13 Drie ronjes van e shijf komt overeen met (3/600) x = J. P = 78 $Afl/nC = 150 llv 14 Een inhou van 7,7 L lijkt reetijk, maar het vermogen is wel erg taag. Als e waterkoker hetemaat vol zit, zou het aan e kook rengen van water van 20 oc minstens uren: t= (' n.l'í)/ P=(4,2 x 1700 x80)/220=260c s. Datis meer an 40 minuten! Het vermogen zal wel 2200 W zijn geweest. 15 a De oorsnee is een oppervlak, maar hier staat e eenhei m. De shrijver zal wel 'iamete/ heen eoel. De inhou van e whirlpootis %.n.tr'h =0,25xnx20,62x7,9= 2633 m3 = 2633 L, us er is 2633 kg water aanwezig. Voor 1 graa stijging: Q= ' m ' LT = 4,2 x 2633 '103 x 1 = J, us 11 MJ. Ïn l uurleverthetverwarmingselement: E=P' i= 2000x (60x 60)=1,2'106J= 7,2 l(j. Dat is nog niet eens genoeg om het water 1 graa in temperatuur te laten stijgen. Wat e farikant eweert, kan us niet ktoppen. Hoe war;ner het water wort, es te meer warmte het verliest aan e uitentuht. Dat komt oorat het temperatuurvershil tussen het water en e luht stees groter wort. 56

4 -w7 Plus Jouleen alorie Deenergiewaare is: 16 n hetflesjezit A,5x 7,7= A,55kg= 5,5x 100g frisrank. = x 1,0 MJ. 5,5 48x 4,2 1008kJ,us 17 pinakaas:3,86 votlemelk:4,20 arahieolie: 3,47 tomatenpuree: 4,74 rnayonaise: 4,38 sinaasappelsap: 4,20 mihoen: 4,14 geruikt. omrekenfator ij twee farikanten heen eenwelergafiríjkene Slehts Sommige prouten gaathet goet4,2. Chemishe energie omzetten in warmte 18C 19 a energieie erin gaat,nuttigwortgeruiktvoor van e hemishe Dit etekentat 90o/o e verwarming van het huisen het water. is, este minerverraningswarmte onenutnaaruiten Hoehogerhet renement voorhetzelfe resuttaat. te verranen verwijnt.je hoeftan mineraargas Je espaart usgel. 20 a 0,15x 18 MJ=2,7 MJ 40x33MJ-1,3GJ 600x16MJ=9.6GJ 2l 32kW is wel minimaal90%,maarmeervermogen Dathoeftniet. Hetrenement etekentniet hogerrenement. automatish " ""gj a 32kJ T qot ïs.l ln,.sra.rao/qo. l2rlls ' À4J, - tn00 L lver 33 MJenergie'33 kj is óénuizenste van 32 " m3aargas M 116"[' GEffS 22 a = 3S6*rJ/ ueper,.t - ' ' ' ' í( tj(.es -+ elektrisheenergie+ wírmte stra[ingsenergie Ëenhogerrenement etekentat er meeretektriiteit uit zonlihtkanworenverkregen. gaan Datmaakte opgewekte elektriíteitmineruurperkwhen ankanzonne-energie met'gewone' energie. onurreren kunnenomzettenin etektrishe Erzijn meerere tagenie elk eeneelvan het zonliht energie. 57

5 W*r; 'L= Q,, 3,6#] ^> SASSSïOÍ Hoofsuk4 Emrgie ry' O;zU x7a=7j}r6'fl;{o=0,30 x 32'106=9600kJ; : 23 a 24 à ÈJ H Enr=4,2x 28'103 ] 9,6 \= - M. rl = (E,u,./{/ x 10OVo ïekene geiserals een lokje.maake ingaanepijt ijvooreet 2 m ree;it is 'hemishe energie'.dangaater een pijt van 2 x 0,74= 1,5 m uit ie'nuttigewarmte' voorstett.deanereuitgaanepíjl is 0,5 m reeen stett e 'vertorenwarmte'voor. foo=80 x 60 X 8,5 = J; Én*=4,2 x2o0x 30 = J; = 620lo rl = (8.,r/ {") x toovo kanwarmteontsnappen. 1) Aane ovenkantvan e fl"essenwarmer levert,komtten goeeaan het verwarmen van 2) Niet altewarmteie e flessenwarmer het water.dezuigff.eszetf wort ook verwarm. Plus Kokenin onturikkelingslanen 2t a is slehtof stoptzetfs. Erkanangeenzuurstof ij hethoutkomenen everraning Vanie5,0kgvoorhettnitionetefornuiswermaar20%,us1,0kg,nuttiggeruikt. werkmaar7,0/0,6=!,7 kg houtnoig.perag Bij het nieuwefornuísis voorhetzetfe Perjaaris at365x 3,3= 1205,usruim wortus5,0-1,7= 3,3kg houtespaar. 7,2ton. 0=. m - LT=4,2x2000x (100-20)= 672l}},us eris voorhetwaterkoken in werketijkh is 600/o, eiis 672/0,6= 1120kJ aarom 67?kJ noig.hetrenement noig.houtleveé16 MJperkg. Eris hiernoig:7t2g/76000= 0,07,us70g hout. Elektriiteit opwekken 4 26 a 27 a 28 a van eenturinegelazen.die Stoomwortmet grotesnelheitegene shoepen met warmteie ontstaatij een proesat stoomis ontstaanoorwaterte verwarmen kernsplijtingheet. Bewegene Luht(win)rengte wiekenin eweging. Stromenwaterrengteenturinein eweging. = ,us1,5 mitjoenhuishouens momenten is e vraagnaarenergie n e naht,maarookwel op epaale overag, eperkt. perseone: Eor=$0A/40)x 600 MJ= 1500MJof, eter, {,,= 600 MJ; 4= 40olo; 1,5 GJ Deverraningswarmte van 1 kg steenkooleraagt29 MJ. Perseonewort $0A/29 = 52 kg steenkoolverran. 29 0mateeneelvan e warmteij B nuttig wortgeruikt.diewarmtemagje usij f",, optellen. 58 -À *. rtn2 ï,6 = ls.à

6 ïsf JZEF Hoof&urk 4 Energie re Test le.elf elektrishe energie + warmte 2 Een gtoeilamp van75 W zet in 30 s 2,3 kj etektrishe energie om in ira 95o/o warmten ira 5olo strati n gsenergie. 3 1=etektrisheenergie 2 = stratingsenergie 3 = warmte 4 De pijt voor stralingsenergie is 4 mm ree en e tinkerpijt 15 mm. Het renement is us (4/15) x 100% -27olo kj: f= 4,2x700 x (100-20) = J. 6 1,1 kw:33,6kj/30s ' 93olo: (1120/t200) x 100o/o : 1,0 kwh/0,800 kw = 1,25 h C:70 W x 600 s =42000J=4,? x 200 x (T- t5) 10 7,6:50 L = 50 m3 = 0,05 m3;32x 0,05 a 4r t4j 11 5olo:!80 J/60 s = 3,0 W; q = (3,0/60) x 100o/o f ^^tt 12 &72Wx1os=120 J;0,75x720 = ^a 3"J [: fs?,r".- lzoj ) 13 *s*960j-4800j;4soo/40=120s e 2 t^+ílr, C ,7: 5 x ((5.0x 16,8) + (65 x 16,8) +(15 x 37,8)) 19C 2AC 21 P. t=. m. LT;t= (' m. Ln / P: $2A0x 200 x 10)/20000 =420 s = 7,0 min 62

7 22 a Je kunt het est het paneel op e zon rihten. Dan vang je per vierkante meter e meeste zonne-energie op. Dus ats het paneel attij horizontaal tijft, is at niet optimaal. 1,0 m3 aargas kornt overeen met 1000/100 = t0 klth en it komt neer op 10 x 3,6 MJ = 36 MJ. 2, Fnu.='m'LT=4,2x\,2'103 x 85 =428kJ; {o=0,031 ms x 32 lvlj/mr = 992 kj; 4 = $28/992) x 100o/o = 43olo 24 a aantal kwh = aantat kw x aantal uur= 408 x 0,060 x24= 588 kwh = 0,59 MWh 588 x 365 = 27462A kwh. Dit is genoeg voor /3400 = 63 gezinnen. voor l uur: {u,= 408 x 0,060 x 7,0=24,48 kwh = 88 MJ; Ê"0= 28xL6 =448 MJ; q=(88/448) x 100o/o =20olo 25 a stralingsenergie -+ elektrishe energie + warmte f,*= kttrrh; {"= 320 x 2,6x365 = kttt/h; 4= (26000/303680) x 100o/o = 8,60lo Breinkraker 26 Stel at e theepot een eintemperatuur X ereikt. De oor het water afgegeven hoeveelhei warmte eraagt 4,2x0,5'103 x (100- X)= 2100 x (100* X). De oor het porsetein opgenomen hoeveelhei warmte eraagt 2400x 0,200 x (X- 20) = 480 x (X- 20)" Deze twee hoeveetheen warmte moeten aan etkaar getijk zijn. Dus er gett: = 2580 x X, usx=85oc. 63