ENERGIE H5 par. 1 en 2 Diagnostische Toets natuurkunde uitwerkingen OPEN VRAGEN 1. Energieomzetting Enkele jaren geleden stond in de Gelderlander de foto rechts met de volgende tekst: Trots poseren koeien in Havelte bij hun supermoderne drinkbak. De bak wordt gevuld door een pompje dat draait op door zonnecellen vergaarde energie. Welke energieomzetting vindt plaats in de zonnecellen? Licht --> bewegingsenergie Licht goed (als beginsoort): 1 punt Bewegingsenergie (als eindsoort): 1 punt 2. Apparaten In een elektromotor wordt elektrische energie omgezet in arbeid en warmte. Geef voor de onderstaande apparaten aan welke energieomzetting er plaats vindt: a. Een batterij: chemische energie --> elektriciteit b. Een benzinemotor: chemische energie/potentiele energie --> bewegingsenergie /arbeid c. Een gloeilamp: elektrische energie --> licht + warmte d. Een gasvlam: chemische energie/potentiele energie --> warmte + licht e. Een accu die wordt opgeladen : bewegingsenergie --> chemische energie/potentiele energie
3. Kwaliteit Noem een energiesoort die een lage kwaliteit heeft, en leg uit wat kwaliteit van energie betekent. Warmte is een voorbeeld van een energiesoort met een lage kwaliteit. Een energiesoort heeft een lage kwaliteit als je er niet zoveel mee kunt (bijv. warmte bij een gloeilamp). Chemische en elektrische energie zijn energiesoorten van hogere kwaliteit, want die kun je makkelijk bewaren en makkelijk om te zetten. Volledig antwoord --> 4 punten 4. Vul de tabel in Grootheid Eenheid Woord Symbool Woord Symbool Energie E Joule J Arbeid W Joule J Warmte Q Joule J tijd t seconde s Temperatuur T Graden Celsius 0 C Massa m gram g vermogen P Watt W Soortelijke warmte c Joule per graad per Celsius J/g. 0 C Ieder goed antwoord 0,5 punt --> maximaal 11 punten 5. Soortelijke warmte Water heeft een soortelijke warmte van 4,2 J/g C. Leg uit wat dat betekent, zodat iemand die nog nooit van soortelijke warmte heeft gehoord het begrijpt. Het betekent dat je 4,2 Joule nodig hebt om 1 gram water 1 graad Celsius in temperatuur te laten stijgen. 6. Appelsap In een kan zit 2,0 L (=2,0 kg) appelsap. De temperatuur van het appelsap in die kan is na een tijdje 5,0 C gedaald. De soortelijke warmte van appelsap = 4,1 J/g ºC Hoeveel warmte heeft de appelsap afgestaan? Ik vind het het makkelijkst om het vaste riedeltje voor het overzicht op te schrijven, om de gegevens te ordenen: Chemische energie --> verbrandingswaarde 2000 x 4,2 x 5 = 42000 J
7. Schilderijtje ophangen Marleen gaat een schilderijtje ophangen. Ze moet hiervoor een gat in de muur boren. Bij het boren wordt 5000 J elektrische energie omgezet in bewegingsenergie en warmte. 30 % van de elektrische energie wordt omgezet in bewegingsenergie. a. Teken de bovenstaande energieomzetting in een blokschema Volledig antwoord --> 3 punten b. Bereken de hoeveelheid warmte in kj die bij het boren ontstaat. 100 % 5000 J 70 %? = 5000 x 70 : 100 = 3500 J Goed antwoord --> 4 punten 8. Kabelbaan Een speelgoedkabelbaan moet 80 J arbeid verrichten om de cabine in 1,0 minuut boven te krijgen. Bereken het vermogen dat de elektromotor in dit geval tijdens de tocht omhoog levert. E = P x t 80 = P x 60 P = 80 : 60 = 1,33 W
9. Waterkoker Iemand gebruikt een waterkoker om 1,5 liter water te verwarmen van 15ºC tot 100ºC. (De soortelijke warmte van water is 4,2 J/gºC. De dichtheid van water is 1 kg/dm 3 ) a. Bereken hoeveel warmte de waterkoker hiervoor nodig heeft. (Als je geen antwoord hebt kunnen vinden mag je verder rekenen met 2.000 kj als antwoord op a.) De waterkoker heeft een vermogen van 1,8 kw. b. Bereken hoe lang het duurt voordat 1,5 liter water kookt. b. (Ervan uitgaand dat het rendement 100 % is...) 1800 x t = a. 1500 x 4,2 x 85 535500 J 10. Rendement Het rendement van een elektrische boiler is 70%. Het water in de boiler neemt in èèn uur 2,52 10 4 J op. Hoeveel energie is er in totaal verbruikt? 100 % 70 %? = 2,52 10 4 J 100 x 2,52 10 4 : 70 = 3,6 10 4 J
11. Soortelijke warmte Rob ter Woord en Joep Scheffer vinden ijzer een mooie stof. Daarom willen zij de soortelijke warmte van een ijzeren verwarmingselement bepalen. Thuis heeft Rob alleen maar een thermometer. De begin temperatuur van het ijzer is 20 C. De eindtemperatuur is 35 C. Met behulp van de kwh-meter rekent Joep uit dat het verwarmingselement 207 J aan energie heeft verbruikt. Het verwarmingselement heeft een massa van 300 gram. Wat is de soortelijke warmte die Joep en Rob vinden voor het ijzeren verwarmingselement? E = P x t 207 J 300 x c x 15 4500 x c c = 207 : 4500 = 0,046 J/g. 0 C Havo = Totaal aantal punten 73 x 9 + 1 VWO = Totaal aantal punten 7,3