Projectdossier Energiek met techniek Constructies 3 Biochemie Informatie en communicatie Energie Transport Wim Broos Sofie Cobbaert Swa Cremers Steven Dehond Hanneke Dhaese
De site www.knooppunt.net geeft je toegang tot het digitale lesmateriaal bij dit boek. Activeer jouw licentie aan de hand van de onderstaande code. Tijdens de activatie accepteer je de gebruiksvoorwaarden. Zo krijg je voor de duur van de licentie toegang tot het digitale lesmateriaal. www.knooppunt.net Code PL-TEEX-6MY9-U254-5P Plantyn Motstraat 32, 2800 Mechelen T 015 36 36 36 F 015 36 36 37 klantendienst@plantyn.com www.plantyn.com Ontwerp en opmaak cover: Vrijdag grafis Ontwerp en opmaak binnenwerk: Vrijdag Cartoons: Camp Omslagillustraties: NoahGolan - Fotolia.com, Fantasista - Fotolia.com, Monika Adamczyk - Fotolia.com, Bernard BAILLY - Fotolia.com, Franck Boston - Fotolia.com, macumazahn - Fotolia.com Illustratieverantwoording: VIGeZ, Kurt De Bruyn - Fotolia.com, JCVStock - Fotolia.com, bricef - Fotolia.com, Mirco Vacca - Fotolia.com, stock.xchng, Peter Albrektsen - Fotolia.com, Rick Sargeant - Fotolia. com, Reporters, Wikipedia/Kim Hansen, istockphoto NUR 176 Plantyn nv, Mechelen, België Alle rechten voorbehouden. Behoudens de uitdrukkelijk bij wet bepaalde uitzonderingen mag niets uit deze uitgave worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt, op welke wijze dan ook, zonder de uitdrukkelijke voorafgaande en schriftelijke toestemming van de uitgever. Uitgeverij Plantyn heeft alle redelijke inspanningen geleverd om de houders van intellectuele rechten op het materiaal dat in dit leermiddel wordt gebruikt, te identificeren, te contacteren en te honoreren. Mocht u ondanks de zorg die daaraan is besteed, van oordeel zijn toch rechten op dit materiaal te kunnen laten gelden, dan kunt u contact opnemen met uitgeverij Plantyn. Dit boek werd gedrukt op papier van verantwoorde herkomst. ISBN 978-90-301-4068-9 20402/0 D2013/0032/0609
1 Voorwoord Zonder energie geen beweging, geen licht, geen warmte... Zonder energie geen leven! Heel veel energievormen worden omgevormd naar elektrische energie. Hoe? Dat is één van de vragen waarop dit Projectdossier een antwoord biedt. Dat elektrische energie onmisbaar is in onze huidige maatschappij, dat merk je pas goed bij een stroompanne. Het spreekwoord de stekker uittrekken is niet voor niks synoniem voor definitief stoppen. Met Energiek met techniek willen we je kennis en inzichten bijbrengen, waardoor je het belang van duurzame energie inziet en waardoor je bewuster met energie omgaat. Als we daarin slagen, hebben we een mooie doelstelling bereikt. We wensen je veel energie om alles uit dit Projectdossier te halen! De auteurs In dit Projectdossier ontdek je - dat je calorieën nodig hebt voor je eigen energie; - hoe je je caloriegebruik kunt berekenen en dus zelf kunt bewaken; - hoe micro-organismen kunnen ingezet worden bij het bereiden van voedsel; - hoe de actieve voedingsdriehoek je kan helpen om evenwichtig te eten en genoeg te bewegen; - wat statische elektriciteit is; - hoe je met een citroen een elektrische stroomkring kunt maken; - de weg die elektriciteit aflegt van centrale tot stopcontact; - hoe je de prijzen van verschillende verdeelmaatschappijen van energie kunt vergelijken; - met welke componenten een elektrische kringloop wordt opgebouwd; - wat geleiders en isolatoren zijn; - wat het verschil tussen een serie- en een parallelschakeling is; - hoe je virtueel schakelingen kunt bouwen en uittesten; - dat beweging, licht en warmte omgezet worden naar elektrische energie en omgekeerd; - welke alternatieve bronnen bestaan voor fossiele brandstoffen en waarom die alternatieve bronnen nodig zijn; - hoe je met zonne-energie wind kunt maken; - de belangrijkste tips om zuinig om te gaan met energie. virtueel = de werkelijkheid nabootsend door middel van een computerprogramma 3
Inhoudsopgave 1 Energie: what s in a name? 5 2 Jouw energie - bak er wat van! 6 2.1 Probleemstelling 7 2.2 Oplossing ontwerpen 7 2.3 Aan de slag! 10 2.4 Ingebruikname: komen eten! 11 2.5 Evalueren 11 2.6 Tot slot: het verschil tussen voedingsstoffen en voedingsmiddelen 11 2.7 Extra: kookboekje maken 12 3 Elektrische energie = elektriciteit 13 3.1 Statische elektriciteit 13 3.2 Elektriciteit door (bio)chemie 14 3.3 Elektriciteit: altijd opgewekt! 16 3.4 Elektriciteit uit het stopcontact 18 4 De elektrische kringloop 21 4.1 Het eenvoudige model 21 4.2 Geleiders versus isolatoren 21 4.3 Met elektriciteit: spanning verzekerd! 22 4.4 Experimenteren tot serie en parallel 23 4.5 Evaluatie 27 5 Omvormen van elektrische energie 28 6 Zon en wind 29 6.1 Redenen voor groen 29 6.2 Alternatief en (ge)zon(d)werken 30 7 Een zuinige draaischijf 34 7.1 Energie: wat kost wat(t)? 34 7.2 Extra: besparen per kamer 36 7.3 Gooi het in de groep 36 8 Hoe verlicht ben je al? 37 9 Techniek en taal 39 10 Reflectie 40 Dit vergrootglas betekent dat je in je Opzoekboek meer informatie vindt. Zie bijvoorbeeld op bladzijde 8: informatie over micro-organismen vind je in het Opzoekboek. Dit boompje duidt aan dat je best even stil staat bij het milieuaspect. Je krijgt meestal ook een tip om ecologisch (= milieubewust) te handelen. 4
1 Energie: what s in a name? Opdracht In onderstaande tabel vind je tien uitspraken. Bespreek iedere uitspraak met je buur. Kleur na elke uitspraak de stip groen, oranje of rood: groen = goede stelling oranje = vrij goede stelling rood = minder goede stelling. 1 De deuren blijven best dicht als de verwarming aanstaat. 2 Op een autobus staat: meer bussen = minder auto s. Wees zuinig met energie. 3 De verwarming staat aan. In huis is het warm. Sofie heeft het te warm. Ze zet het raam open. 4 Moeder gebruikt de oven: ze steekt er kip en taart tegelijk in, zo moet de oven slechts één keer verwarmd worden. 5 De vaatwasmachine zit voor de helft vol. Ik hou niet van die geurtjes, zegt tante Mie en ze zet de machine in werking. 6 Het is zonnig vandaag. Moeder laat de was buiten drogen. 7 In Frankrijk is er langs de autoweg geen verlichting. Grote reflectoren duiden de weg duidelijk aan. Enkel de op- en afritten zijn verlicht. 8 Elke gloeilamp in huis die stukgaat, wordt nu door een spaar- of ledlamp vervangen. 9 In de inkom van een appartementsgebouw moet je steeds opnieuw het licht aandoen, want na enkele minuten gaat het vanzelf weer uit. Beter is de mensen zelf het licht te laten aan- en uitdoen. 10 Steven kookt twee eieren in drie liter water. Kleur groen, rood of oranje Wat hebben de stellingen waarbij je het bolletje groen gekleurd hebt, gemeen? M.a.w. wat is de boodschap achter deze stellingen? Noteer zelf nog twee energiebesparende tips. - - 5
Het is duidelijk dat energie iets is waarmee je zuinig moet omspringen. Maar wat is energie eigenlijk? Zoek de betekenis van energie op in je woordenboek, op www.vandale.be of op http://nl.wikipedia.org en noteer ze hieronder. Woorden zeggen niet alles. Het blijft waarschijnlijk moeilijk om je echt iets voor te stellen bij wat energie is. In dit Projectdossier ga je daarom energie ontdekken, zodat het geen abstract begrip voor je blijft. En, je mag beginnen bij jezelf... abstract = niet concreet, waarbij je je geen beeld kan vormen, ontastbaar. (Energie blijft natuurlijk altijd abstract, maar hier bedoelen we dat het begrip energie meer betekenis voor je krijgt.) 2 Jouw energie - bak er wat van! Het is belangrijk dat je voor voldoende energie zorgt voor jezelf: om naar school te gaan en te leren, maar ook om alle andere (en ook leuke) dingen te doen: wandelen, fietsen, dansen, praten, ademen,... Kortom, je hebt energie nodig om in leven te blijven. Die energie haal je uit je voeding. Bekijk enkele verpakkingen van voedingsmiddelen. Daarop vind je de energetische waarde van het voedingsmiddel dat in de verpakking zit. In welke eenheid wordt energie uitgedrukt? Welke van onderstaande beweringen i.v.m. opname van calorieën is de meest juiste? Hoe meer calorieën je eet, hoe energieker je je voelt. Je moet calorierijke voedingsmiddelen altijd vermijden. Als je veel beweegt en/of zware fysieke inspanningen verricht, mag je meer calorieën opnemen. Natuurlijk mag je af en toe een klein beetje zondigen, zeker als er iets te vieren valt. Bij een feestje hoort immers altijd iets lekkers! Laten we ineens een klein feestje bouwen en iets lekkers maken. Maar mits je in de klas zit, is het de bedoeling dat je er ook iets van opsteekt. En omdat je in de techniekles o.a. volgens het technisch proces moet leren werken, maken we onze feestlekkernij volgens de gekende vijf stappen. 6
2.1 Probleemstelling Er is er één jarig. Hoera! Hoera! Je wil je klasgenoten trakteren om je verjaardag te vieren. En je wil je traktatie zelf maken, want wat je zelf maakt, smaakt! 2.2 Oplossing ontwerpen 2.2.1 Waarmee wil jij je klasgenoten trakteren? 2.2.2 Waarmee moet je rekening houden? Zet in de lijst hieronder een kruisje of vinkje bij de eisen en criteria die jij belangrijk vindt. Moet gemaakt worden met gist. Makkelijk zelf te maken. Klaar in 60 minuten. Moet gemaakt kunnen worden met materialen die in de klas aanwezig zijn. Moet gebakken worden in een oven. Moet gebakken worden in een pan. Moet gebakken worden met behulp van een wafelijzer. Je ziet dat één criterium reeds is aangeduid. Je moet namelijk gebruiken maken van gist. Voel je al nattigheid? Het is inderdaad de bedoeling dat je iets leert over de werking van gist 2.2.3 Waar kies je voor? Ik kies voor het bereiden van omdat. 2.2.4 Onderzoek van de opdracht Een kok gaat niet zomaar aan de slag. Goed nadenken voor je aan een opdracht begint, is heel belangrijk. Onderstaande opdrachten helpen je alvast op weg om jouw bakmissie te doen slagen. a) Receptjes! Wie kookt, volgt een recept. Je moet immers je ingrediënten nauwkeurig afwegen. Je leerkracht bezorgt je enkele recepten van gerechtjes met gist. Je kan ook zelf een recept zoeken in een kookboek of op het internet. Of misschien kent je mama of papa, oma of opa wel een heerlijk en eenvoudig gerechtje dat bereid wordt met gist? 7
b) Ingrediënten Gist: een bijzonder ingrediënt Je leerkracht verplicht je gebruik te maken van gist. Gist is een micro-organisme dat gebruikt wordt bij het bereiden van bepaalde voedingsmiddelen. Het is een bijzonder ingrediënt, maar wat doet gist precies? Dat kan je ontdekken door volgende proef uit te voeren. Je hebt nodig: - leeg flesje van 0,5 l - 10 g gist - 100 ml water - 20 g suiker (= 4 soeplepels) - ballon - soeplepel Je gaat als volgt te werk: - Blaas de ballon op en laat hem weer leeglopen. Dit is om de ballon rekbaarder te maken. - Doe de gist in het flesje. - Voeg het water toe. - Voeg de suiker toe. - Doe de ballon over de fleshals. - Zet de fles op de verwarming of verwarm au bain-marie. Wacht enkele minuutjes. Wat gebeurt er? Au bain-marie = pan, kom of flesje in waterbad plaatsen om te verwarmen of af te koelen. Dus hier: flesje water opwarmen door het enkele minuten in warm water te zetten. Lees nu de paragraaf over micro-organismen (hoofdstuk Techniek en biochemie) in je Opzoekboek en los volgende vragen op. - Wat is een micro-organisme? Leg uit in twee à drie regels - Tot welke soort micro-organismen behoort gist? - Gist doet het deeg. Leg kort uit wat dit proces inhoudt. 8
Terug naar je proef. De ballon wordt opgeblazen omdat de gist vormt. Het zijn dezelfde gasbelletjes die er voor zorgen dat deeg rijst of als het ware opgeblazen wordt. Wat nog? Welke andere voedingsmiddelen of ingrediënten heb je nog nodig voor jouw bereiding? Zet er ook de hoeveelheden bij. Je leerkracht bepaalt voor hoeveel personen je recept moet zijn. c) Hulpmiddelen/keukengereedschappen Als kok heb je heel wat keukengerei of keukengereedschappen nodig. Neem het recept en markeer alle hulpmiddelen die je nodig hebt. Noteer ze in de linkerkolom. In kolom 2 noteer je waarvoor het hulpmiddel of gereedschap dient. In kolom 3 vermeld je wie verantwoordelijk is en het materiaal mee naar school brengt (als het materiaal niet aanwezig is op school). Keukengereedschap/ hulpmiddel Doel/Hoe gebruiken? Wie? 9
2.3 Aan de slag! Maak een stappenplan en vermeld welke stappen je gaat ondernemen om het gerechtje te maken. Kijk in je Opzoekboek hoe je een stappenplan of stroomdiagram moet opbouwen en volgen. Je leerkracht bepaalt of je per twee of meer werkt. Maak het stappenplan op je pc en plak de print hieronder of vul het aan met de hand op het ruitjesraster. START STOP Bespreek het stappenplan met je leerkracht. Hou rekening met de gegeven tips, stuur het stappenplan eventueel bij en laat opnieuw controleren. 10
Eens je stappenplan is goedgekeurd, doorloop je iedere stap en maak je het gerecht in de klas als die mogelijkheid er is. Als dat niet mogelijk is, kan je het eventueel thuis proberen. Geef drie tips i.v.m. persoonlijke hygiëne. Maak enkele foto s tijdens het bereiden voor de Extra opdracht, zie blz. 12. 2.4 Ingebruikname: komen eten! Wie het recept goed gevolgd heeft, heeft ongetwijfeld een geslaagd gerecht gemaakt. Presenteer het op een leuke manier en dan smullen maar! Een mooi gevouwen servet zorgt mee voor een mooie, originele presentatie. Tips vind je op http://www.roterochs.de/nederlands/servettenvouwen/ 2.5 Evalueren Een evaluatiefiche krijg je per groep van je leerkracht. 2.6 Tot slot: het verschil tussen voedingsstoffen en voedingsmiddelen Het maken van gebak is leuk, het smullen ervan misschien nog leuker?! Maar, hoeveel energie haal je uit jouw gebakje? Op www.voedingswaardetabel.nl kan je de energetische waarde voor alle voedingsmiddelen opzoeken. De energiewaarde wordt weergegeven in kcal per 100 g. Voor de vierde kolom moet je dus nog een beetje rekenen... Ingrediënt Hoeveelheid in g Aantal cal per 100 g Totaal opgenomen energie (kcal) 11
Je gebak heeft waarschijnlijk een vrij hoge energiewaarde? Het bevat dus heel wat stoffen. Er zijn nog twee andere groepen voedingsstoffen, namelijk: Voedingsstoffen zijn stoffen die je nodig hebt om te kunnen bewegen, te kunnen groeien, je te beschermen tegen ziektes, kortom om gezond te leven. Een evenwichtige voeding biedt een goede garantie dat je alle nodige voedingsstoffen opneemt. De actieve voedingsdriehoek is daarbij een uitstekend hulpmiddel. Bekijk hem in je Opzoekboek of op www.vigez.be/voeding. De actieve voedingsdriehoek is opgebouwd uit negen vakken van. Hoe groter een vak hoe meer/minder je er dagelijks van nodig hebt.. Op www.vigez.be/voeding kan je testen of je gezonde eetgewoonten hebt en of je voldoende beweegt. Je krijgt zo nodig advies op maat om het beter te doen. Moet jij je eet- en/of bewegingspatroon aanpassen? Zo ja, hoe? 2.7 Extra: kookboekje maken Bundel alle recepten van je klas en maak samen jullie eigen klaskookboek. - Typ alle recepten in een eigen gekozen lettertype. - Voorzie elk recept van minstens twee foto s en/of tekeningen. - Zorg voor een leuke lay-out. - Je leerkracht zorgt voor een taakverdeling of laat jullie zelf de taken verdelen. 12
3 Elektrische energie = elektriciteit Niet alleen jij hebt energie nodig om te functioneren. Beantwoord onderstaande vragen. Waar haalt een zeilboot de energie om vooruit te varen? Waar haalt een auto de energie om te kunnen rijden? Waar haalt je bureaulamp de energie om te branden? Waar haalt je gsm de energie om ermee te kunnen bellen? Je bureaulamp en je gsm brengen ons bij een heel belangrijke energiebron: elektrische energie of elektriciteit. De meeste toestellen die je gebruikt (je pc, je ipod,...), werken op elektriciteit. Ze verbruiken m.a.w. elektrische energie om te doen wat jij verwacht dat ze doen. Toch wel een goede reden om eens te onderzoeken hoe we aan die elektriciteit geraken, hoe elektrische energie tot stand komt en ook hoe we ermee moeten omgaan. 3.1 Statische elektriciteit Proefje Je hebt nodig: ballon, plastic meetlat (of staaf), wollen doek, blad papier Je gaat als volgt te werk: Scheur het blad papier in kleine stukjes en leg ze op tafel. Beweeg de plastic lat langs de snippers. Wat gebeurt er? Neem de doek en wrijf hiermee over de lat. Beweeg de lat opnieuw langs de snippers. Wat gebeurt er? 13
Doe dezelfde proef met een opgeblazen ballon. Is er een verschil voor je over de ballon wreef of erna? Zo ja, welk? De kracht die ervoor zorgt dat de snippers aangetrokken worden, is elektrische kracht of energie. Deze elektrische energie wordt opgewekt door wrijving en noemen we statische elektriciteit. Ken je nog voorbeelden van statische elektriciteit? Welke? - - Wil je meer weten over statische elektriciteit? Surf dan naar www.technopolis.be en ga naar Experimenteer. Klik vervolgens op Online experiment - elektriciteit. Je vindt hier onder andere de verklaring waarom de papiersnippers gaan dansen, maar ook tal van andere experimenten. Veel plezier! 3.2 Elektriciteit door (bio)chemie Proef 1: Een citroen met geluid Je hebt nodig: citroen, koperen plaatje, zinken plaatje, hoofdtelefoon, ledlampje. In plaats van een citroen kan je ook een aardappel nemen. Je gaat als volgt te werk: Steek het koperen en het zinken plaatje in de citroen. Zet de hoofdtelefoon op en hou de plug van de hoofdtelefoon tegen de twee draden die met de plaatjes verbonden zijn. Wat hoor je? Hou nu één beentje van het ledlampje tegen het koperen (+) en het andere tegen het zinken ( ) plaatje. Wat zie je? 14
Wat kan je hieruit besluiten? In feite werkt deze citroenopstelling hetzelfde als een batterij. Ook in een batterij wordt chemische energie omgezet naar elektrische energie. Op www.hetklokhuis.nl/onderwerp/batterij kan je een filmpje bekijken over de werking van de batterij. Met de extra proeven hieronder wordt het nog duidelijker. Extra s Proef 2: Een natte cel Doe dezelfde proef, maar gebruik in plaats van een citroen of een aardappel zout water, verdund citroensap uit een flesje of keukenazijn. Wat stel je vast? Proef 3: Een zelfgemaakte batterij Je hebt nodig: citroensap, 10 muntstukken die koper bevatten (bv. 2 eurocent), aluminiumfolie, karton, schaar, tape, keukenpapier, elektriciteitsdraadjes, ledlampje van 1,5 volt. Je gaat als volgt te werk: - Leg de munten op elkaar en maak met het karton een koker. Kleef de koker goed vast. - Maak de onderzijde van de koker dicht met aluminiumfolie. Kleef goed vast. - Maak van aluminiumfolie bolletjes en druk ze plat tot ze schijfjes ter grootte van de muntjes vormen. - Knip van het keukenpapier rondjes die even groot zijn als de muntjes. Leg ze in het citroensap. - Vul de koker op de volgende manier: a eerst 4 laagjes gedrenkt keukenpapier; b een muntje; c een schijfje aluminiumfolie; d zo herhaal je en je eindigt met een muntje. - Maak de elektriciteitsdraadjes vast aan de aluminiumfolie onderaan en aan het muntje bovenaan. - Probeer het ledje te laten branden door het met de draadjes te verbinden. Op www.stroomopwaarts.be kan je deze proef bekijken bij het lespakket van het basisonderwijs Hier brandt de lamp. 15