NASK1 SAMENVATTING VERBRANDEN EN VERWARMEN Een verbranding is de reactie tussen zuurstof en een andere stof, waarbij vuurverschijnselen waarneembaar zijn. Bij een verbrandingsreactie komt warmte vrij. We gebruiken verbrandingsreacties dan ook vaak om iets te verwarmen. De energie die opgeslagen is in de moleculen komt dan vrij als warmte. De energie in moleculen noem je chemische energie. Bij een verbrandingsreactie wordt dus chemische energie omgezet in, voornamelijk, warmte-energie. Bronnen en instrumenten Warmte is een vorm van energie. Om iets te verwarmen, moet je warmte toevoeren. Die warmte moet ergens vandaan komen. Vaak zal die warmte van een warmtebron komen. Warmtebronnen zijn bijvoorbeeld een gaskachel, een verwarmingsradiator, de zon, een lucifer. Ook een gloeilamp is een warmtebron. Zo'n lamp is bedoeld als lichtbron, maar produceert ook warmte. Alles wat warmte afgeeft, is een warmtebron. Als je iets verwarmt, stijgt de temperatuur. Dat kun je meten met een thermometer. Meestal wordt de temperatuur in graden Celcius uitgedrukt.
Warmtetransport Heb je wel eens pannenkoeken gebakken in een heel oude koekenpan? Heel soms zie je nog wel eens dat de steel van die pannen van metaal is. Hoewel de steel niet direct bovenop het vuur staat, wordt hij tijdens het bakken toch heel heet, en als je hem beetpakt brand je je handen. Dat komt doordat metaal de warmte goed geleidt; alle warmte die op één plek op het metaal terecht komt, wordt doorgegeven aan het héle metaal. Daarom worden stelen van pannen meestal gemaakt van hout of plastic, omdat die de warmte niet geleiden. Er zijn drie manieren waarop warmte kan worden doorgegeven: geleiding, stroming en straling. Kelvin en Celsius Op je examen moet je kunnen omrekenen van Kelvin naar Celsius, en andersom. Je moet dus een temperatuur in Kelvin kunnen omrekenen naar een temperatuur in Celsius, en ook van Celsius naar Kelvin. 0 C = 273 K Bv. 20 C = 293 K
Isolatie Isolatie Als de temperatuur binnen hoger is dan buiten, verdwijnt er warmte naar buiten. Die warmte verdwijnt doordat er geventileerd wordt. De warme lucht wordt vervangen door koude buitenlucht. Een ander deel verdwijnt door muren, ramen, de vloer en het dak. De warmte die naar buiten verdwijnt, moet meteen weer worden aangevuld, anders daalt de temperatuur steeds verder en is het in huis even koud als buiten. Als je warmteverlies wil tegengaan, moet je isoleren. Dat kan op verschillende manieren. De thermoskan Een thermoskan thee is een goed voorbeeld van isolatie. In zo'n thermoskan zit een glazen fles met een dubbele wand. De ruimte tussen de binnen- en buitenwand is vacuüm gemaakt. In deze ruimte kan de warmte alleen worden vervoerd door straling en niet door stroming of geleiding. De binnen- en buitenwand van de thermosfles zijn verzilverd. Dit zilver is een slechte warmtegeleider. De binnenwand zendt dus maar weinig infrarode straling uit. Bovendien kaatst de buitenwand voor het grootste deel weer terug naar binnen. Daardoor ontsnapt er maar weinig warmte naar buiten. Maar toch is er nog een probleempje: de dop van de thermoskan. Natuurlijk is die van een isolerende stof gemaakt. Maar toch verdwijnt er door die dop nog het meeste warmte naar buiten. Spouwmuurisolatie Veel huizen hebben dubbele muren. Daartussen zit een laag lucht, de spouw. Die voorkomt dat de binnenmuur vochtig wordt door regen. Hoewel de lucht in de spouw een slechte geleider is, gaat er toch veel warmte verloren. Dat komt, doordat er ook warmte wordt vervoerd door straling en stroming. Je kunt de spouw vullen met isolatiemateriaal. De warmte kan zich dan alleen verplaatsen door geleiding. Daardoor wordt het warmteverlies kleiner. Muren isoleren Je kunt het warmteverlies door een muur tegengaan door isolatiemateriaal aan te brengen. Vaak worden er op deze manier ook daken en vloeren geïsoleerd. 5 centimeter dik isolatiemateriaal heeft al heel wat effect.
Dubbel glas Door de ramen van een huis verdwijnt veel warmte. Vooral als er tussen de warme lucht binnen en de koude lucht buiten maar één dun laagje glas zit. Vaak wordt er geen enkel glas, maar dubbel glas aangebracht. Op die manier, wordt het warmteverlies kleiner. Dubbel glas isoleert vooral goed door de laag lucht die tussen de twee platen zit. Energie en gezondheid Zure regen en smog Sommige brandstoffen bevatten veel stikstof of zwavel. Bij verbranding ontstaan dan stikstofoxiden (NOx) en zwaveldioxide (SO2). Stikstofoxiden veroorzaken zure regen en smog. Zwaverldioxide veroorzaakt zure regen. Zure regen is slecht voor het milieu. De kwaliteit van bomen en planten gaat achteruit door zure regen. Het oppervlaktewater verzuurt, wat weer slecht is voor de vissen en waterplanten. Smog ontstaat vooral bij windstil weer. In de winter ontstaat smog als het mistig is. De luchtvervuiling wordt dan niet weggeblazen door de wind. In de zomer kan smog ontstaan als het erg warm is. Smog is heel slecht voor de gezondheid. Als er veel smog is voelen je ogen branderig aan, krijg je keelpijn en gaat het ademen moeilijker. Bij ernistige smog kunnen je luchtwegen en slijmvliezen worden aangetast. Smog kan zo ernstig zijn dat mensen mondkapjes dragen. Broeikaseffect Bij de verbranding van aardolie, steenkool en aardgas ontstaat koolstofdioxide (CO2). Koolstofdioxide heeft als eigenschap dat het goed warmte kan vasthouden. Als er veel koolstofdioxide in de lucht zit, warmt de atmosfeer rond de aarde op. Het koolstofdioxide vormt als het ware een 'deken' rond de aarde. De warmtestralen worden door deze deken teruggekaatst, waardoor de aarde opwarmt. Dit noemen we het versterkte broeikaseffect. Door het broeikaseffect wordt het op aarde warmer, waardoor het ijs gaat smelten op de Noordpool en de Zuidpool. Hierdoor stijgt de zeespiegel.
Aantasting van de ozonlaag In spuitbussen zaten vroeger chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK's). Deze CFK's tasten de ozonlaag aan. De ozonlaag houdt UV-straling van de zon tegen. Als je te veel UV-straling op je huid krijgt, kun je huidkanker krijgen. Inmiddels is het gebruik van CFK's drastisch verminderd: de ozonlaag is zich dan gelukkig ook langzamerhand aan het herstellen. Energie omzetten Soorten energie Om nuttig gebruik te maken van energie moeten we vaak de ene vorm van energie in de andere omzetten. Er zijn verschillende soorten energie: Bewegingsenergie: alles wat beweegt heeft bewegingsenergie. Zwaarte-energie: energie die afhankelijk is van de hoogte van een voorwerp. Warmte energie: energie die in warmte zit. Warmte kan ook een ongewenst bijproduct zijn, een energiesoort die je liever niet had. Elektrische energie: energie die geleverd wordt door elektriciteit. Chemische energie: komt vrij bij de verbranding van een brandstof. Stralingsenergie: licht, infrarood en andere vormen van straling bevatten energie. Kernenergie: komt vrij bij de splijting (en fusie) van atoomkernen. Energie omzetten Je kunt vormen van energie in elkaar omzetten. Wrijving is een goed voorbeeld: als je een auto afremt ontstaat door wrijving warmte in je remmen. De auto heeft vaart. Dat is een vorm van werk die bewegingsenergie genoemd wordt. Bij afremmen wordt de bewegingsenergie van de auto wordt omgezet in warmte. Helaas gebeurt niet zomaar het omgekeerde als je de rem weer loslaat. Helaas! De warmte brengt niet zomaar je auto weer op gang. Je moet dan opnieuw gas geven (brandstof opofferen) en dat kost geld. Voorbeelden van energieomzetters: CV-ketel: chemische energie (aardgas) wordt omgezet in warmte. Gloeilamp: elektrische energie wordt omgezet in stralingsenergie. Automotor: chemische energie wordt omgezet in beweging. De wet van behoud van energie Bij energie omzettingen gaat nooit energie verloren. Er komt ook nooit nieuwe energie bij. De totale hoeveelheid energie is voor en na de energieomzetting even groot.