Energie

Eindterm

In concrete voorbeelden uit het dagelijks leven aantonen dat

ENERGIE in verschillende vormen kan voorkomen en kan

omgezet worden in een andere energievorm.

WAT IS ENERGIE ???

Energie…

We weten niet wàt energie nu juist is…

Het komt voor in verschillende vormen.

Bij een proces wordt energie omgezet van een vorm in een andere.

Op het eind is er evenveel energie als in het begin.

Proces

Energie in vorm A Energie in vorm B

Energievormen

Mechanische energie

Chemische energie

Elektrische energie

Stralings-energie

Thermische energie

Nucleaire energie

Mechanische energie

Bewegingsenergie

Energie van hoogte (zwaarte)

Vervormingsenergie

Geluid

Chemische energie

Bindingsenergie tussen atomen in moleculen.

Kan wijzigen door herschikking van atomen

Brandstof, voedsel, batterijen, zijn voorbeelden van chemische energie

Elektrische energie

Ladingsdragers “stromen” door geleiders.

• Aantal ladingsdragers/seconde = stroomsterkte (Ampère)

Elke ladingsdrager krijgt hoeveelheid energie mee

• Spanning (Volt) geeft aan hoeveel. • Spanningsbron : levert elektrische

energie door omzetting uit andere bron.

Stralingsenergie

Vermijd “golf”-terminologie in eerste graad.

Straling = ENERGIE.

Straling is niet hetzelfde als radio-activiteit.

Thermische energie

Beweging en interacties van deeltjes in voorwerp.

• “Inwendige” energie.

Temperatuurs-wijzigingen en fase-overgangen

Thermische energie is EIGENSCHAP van voorwerp.

Warmte is OVERDRACHT van energie tussen voorwerpen.

Nucleaire energie

Bindingsenergie tussen kerndeeltjes

Kan wijzigen door herschikking van deze deeltjes

E = mc²

Energie-omzettingen

Energie-omzettingen bij vallende bal ?

Energie flowchart helpt visualiseren.

Energie flowchartEnergie van

hoogte

Energie vanbeweging

VALLEN

Energie vanVervorming (bal)

Energie vanbeweging

Energie vanhoogte

BOTSING MET OPPERVLAK

STUITERT TERUG

BEWEEGT OMHOOG

Bewegingsenergie van luchtdeeltjes

Energie vanVervorming (vlak)

Geluidsenergie

Bewegingsenergie van luchtdeeltjes

BAL OMGEVING

Energieomzettingen ?

Arbeid en vermogen

Arbeid• Energie die wordt omgezet naar

andere vorm tijdens proces.

Vermogen• Energie die per seconde wordt

omgezet. • Eenheid : J/s = Watt

Arbeid

Energie-omzettingen gaan gepaard met KRACHT en VERPLAATSING

Omgezette energie = kracht x verplaatsing

1 Joule = energie omgezet om een voorwerp 1m te verplaatsen met een kracht van 1 N

Eenheid van energie

1 Joule is de energie• …nodig om een microgolfoven 0,001 s te laten

draaien. • …nodig om temperatuur van 1 g water met

0,25°C te verhogen• …gelijk aan de voedingswaarde van 0,0003 g

banaan• …omgezet door een menselijk lichaam in 0,01 s• …vervat in 1/35 000 000 l benzine.

Efficiëntie

ENERGIE INVORM A

ENERGIE INVORM B(gewenst)

ANDEREVORMEN

(ongewenst)

Energiebron of energieomzetter ?

Energiebron of energieomzetter ?

Energiebron of energieomzetter ?

Energiebron of energieomzetter ?

Uranium versus kolen

=

Vergelijking energiebronnen

Brandstof Energiedichtheid (MJ/kg)

100 W lamptijd voor 1 kg brandstof

Hout 10 1,2 dagen

Ethanol 26,8 3,1 dagen

Kolen 32,5 3,8 dagen

Ruwe olie 41,9 4,8 dagen

Diesel 45,8 5,3 dagen

Reactor grade uranium

3 700 000 1171 jaar

Energieomzettingen ?

Metabolisme

Basaal metabolisme : 70 W

Piek metabolisme : 2000 W gedurende seconden. 500 – 600 W langdurig.

BMR

Leeftijd

Genetisch

Gender

Lichaamsoppervlak

Massa

Lichaamsvet

Dieet

Lichaamstemperatuur

Externe temperatuur

Schildklier

Spiermassa

Paardekracht

1 pk = 735 W

Stoommachine

20 kW22 MW = 30000 pk.

800 ton kolen per dag.

Verbrandingsmotor

1,2 MW of 1600 pK 80 MW of 110 000 pK

Kerncentrale

200 tot 1000 MW

Windmolens

Energiecrisis

• Energie blijft behouden ??? Wat is het probleem ?

Entropie

Spreiding van energie

Bij elke energieomzetting raakt energie meer verspreid.

Energie weer bij elkaar brengen vraag nieuwe energieomzettingen...

... waarbij uiteindelijke spreiding steeds groter zal zijn dan die bij het begin.

Toekomst