Fotosynthese en energie op aarde Inhoudsopgave · uitvoering praktische opdrachten; weging 1/3. hfd...

Nlt2-v109- Docentenhandleiding Brandstof voor het leven! Fotosynthese en energie op aarde

1

––Docentenhandleiding voor de NLT module Brandstof voor het leven!

Fotosynthese en energie op aarde

Inhoudsopgave 1. Inleiding .......................................................................................................... 2 2. De module in één oogopslag .............................................................................. 3 3. Leerdoelen ...................................................................................................... 5 4. Contexten ....................................................................................................... 6 5. Concepten ....................................................................................................... 8 6. Vaardigheden ................................................................................................... 9 7. Voorkennis .................................................................................................... 10 8. Leerplan ........................................................................................................ 11 9. Toelichting bij leerlingopdrachten ...................................................................... 13 10. Bronnen bij leerlingmateriaal (o.a. antwoorden) ................................................ 20 11. Toetsing ...................................................................................................... 46 12. Suggesties en extra opdrachten ...................................................................... 70 13. Achtergrondinformatie ................................................................................... 71


2

1. Inleiding Dit is de docentenhandleiding bij de NLT module ‘Brandstof voor het leven’. In deze handleiding zijn de leerdoelen van de module beschreven, evenals een planning en benodigdheden om de praktische opdrachten goed uit te voeren. LET OP: OM DEZE MODULE GOED UIT TE VOEREN MOET ER EEN VOORBEREIDINGSTIJD VAN MINIMAAL DRIE WEKEN IN ACHT WORDEN GENOMEN! Dit i.v.m. het voorkweken van algen en het evt. bestellen van de benodigde materialen. Ook zijn in deze docentenhandleiding antwoorden opgenomen van de opdrachten zoals beschreven in het leerlingmateriaal. Er staan ook verwijzingen naar literatuur (al dan niet op internet) waarmee de docent zich kan verdiepen in het onderwerp. Vragen over de module kunnen het best gesteld worden aan Bètasteunpunt Wageningen: [email protected] Ook is er een website speciaal voor docenten die met modules van Wageningen werken: www.wageningenur.nl/docenten Nadere informatie over nascholing NLT vindt u op bovenstaand adres. Verdere informatie over NLT-nascholingen vindt u bij http://www.betavak-nlt.nl onder ‘regionaal’.


3

2. De module in één oogopslag

Titel Brandstof voor het leven; fotosynthese en energie op aarde

Code nlt2-v109

Status gecertificeerd

havo/vwo vwo

Beoogd leerjaar 5/6 vwo

Omschrijving De concepten fotosynthese en energie worden behandeld aan de hand van een actueel probleem, namelijk: energieverbruik en de daarbij behorende CO2-uitstoot. Dat laatste heeft weer gevolgen voor het klimaat. De eindopdracht gaat over het ontwerp van een mogelijk alternatief om het gebruik van brandstoffen te beperken: de gesloten kas. Andere opdrachten behandelen o.a. de groei van biomassa en de daarvoor benodigde CO2.

Context Na hun eindexamen gaat een groep leerlingen met het vliegtuig op vakantie naar de VS. Tijdens de reis (en ook bij het plannen) worden ze geconfronteerd met het energieverbruik van vliegtuigen, auto’s, airconditioning en de daarbij behorende CO2-uitstoot. Drie belangrijke oplossingen voor dit probleem worden behandeld in theorie en praktijk: A. compensatie van CO2 -uitstoot door fotosynthese B. warmteopslag in gesloten kassen C. productie van biobrandstof.

►hfd 4 Contexten

Concepten fotosynthese thermodynamica technisch ontwerpen modelleren.

►hfd 5 Concepten

Vaardigheden De leerlingen leren formules voor grafieken te vinden met behulp van de grafische rekenmachine. Daarnaast leren de leerlingen experimenten voor te bereiden, uit te voeren en kort schriftelijk te verslaan.

►hfd 6 Vaardigheden

Voorkennis Leerlingen moeten weten dat licht uit fotonen bestaat (natuurkunde), dat de zon een heleboel fotonen uitzendt (natuurkunde/algemene kennis) en wat moleculen zijn (scheikunde). Verder is de inleiding zo opgebouwd dat ook NT-leerlingen zonder biologie de module goed kunnen volgen. Eventuele overlap met leerlingen die wel biologie hebben zal zeer gering zijn. Bovendien is een klein stukje herhaling niet slecht.

►hfd 7 Voorkennis

Studielast 40 slu

Structuur Het theoretische gedeelte is voornamelijk lineair. ►hfd 8


4

Daarnaast een parallel gedeelte voor de praktische opdrachten.

Leerplan

Leerling-activiteiten

klassikaal zelfstandig groepswerk praktisch werk.

►hfd 9 Toelichting bij leerling-opdrachten

Faciliteiten computers met internetverbinding materiaal om poster te ontwerpen IPCoach 5, software en systeembord benodigd materiaal voor experimenten staat

beschreven in hoofdstuk 9 van deze docentenhandleiding.

►hfd 10 Bronnen bij leerlingmateriaal

Toetsvormen en weging

N.B. De hier aangegeven weging kan naar eigen inzicht aangepast worden. schriftelijke toets A over CO2 –uitstoot en -

compensatie; weging 1/6, met bodemcijfer 5,5 schriftelijke toets B over warmte, energie en

groeimodellen; weging 1/6, met bodemcijfer 5,5 schriftelijke toets C over fotosynthese; weging 1/6,

met bodemcijfer 5,5 eindopdracht (ontwerpopdracht); weging 1/6 uitvoering praktische opdrachten; weging 1/3.

►hfd 11 Toetsing

Aansluitende modules

Er zijn nog geen aansluitende modules.


5

3. Leerdoelen 1. Het hebben van inzicht in plantengroei.

Dit leerdoel wordt getoetst in de schriftelijke toets Fotosynthese. 2. Berekeningen kunnen maken over CO2-uitstoot en compensatie voor CO2-uitstoot.

Dit leerdoel wordt getoetst in de schriftelijke toets CO2-uitstoot. 3. Het algemene belang van fotosynthese beseffen.

Dit leerdoel wordt getoetst in de schriftelijke toets Fotosynthese. 4. Belangrijke onderdelen in de fotosynthese kunnen benoemen en de werking ervan

begrijpen. Dit leerdoel wordt getoetst in de schriftelijke toets Fotosynthese.

5. Het kunnen onderscheiden van de ‘licht-’ en de ‘donkerreactie’. Dit leerdoel wordt getoetst in de schriftelijke toets Fotosynthese.

6. Het kunnen beschrijven van de belangrijkste aspecten van een energie-efficiënte kas. Dit leerdoel wordt getoetst in de schriftelijke toets Energie, warmte en

groeimodellen. Dit leerdoel wordt getoetst in de eindopdracht.

7. De algemene principes van energie-efficiëntie kunnen gebruiken in andere contexten. Dit leerdoel wordt getoetst in de schriftelijke toets Energie, warmte en


8. Kennis hebben van de werking van warmtewisselaars. Dit leerdoel wordt getoetst in de schriftelijke toets Energie, warmte en


9. Het inzicht hebben dat de werkelijkheid te versimpelen is d.m.v. modelsystemen. Dit leerdoel wordt getoetst in de schriftelijke toets Energie, warmte en

groeimodellen. 10. Uitkomsten van practicum overzichtelijk presenteren.

Dit leerdoel wordt getoetst in de praktische opdrachten.


6

4. Contexten Na hun eindexamen gaat een groep leerlingen met het vliegtuig op vakantie naar de VS. Tijdens de reis (en ook bij het plannen) worden ze geconfronteerd met het energieverbruik van vliegtuigen, auto’s, airconditioning en de daarbij behorende CO2-uitstoot. Planten kunnen CO2 opnemen tijdens de fotosynthese. Dit levert energie op. Uiteindelijk is alle energie afkomstig van de zon. Drie belangrijke oplossingen voor dit probleem worden behandeld in theorie en praktijk: A. compensatie van CO2 -uitstoot door fotosynthese B. warmteopslag in gesloten kassen C. productie van biobrandstof. Op de volgende pagina wordt dit nader uitgewerkt. Voor meer informatie en achtergronden zie hoofdstuk 13 van deze docentenhandleiding.


7

Een vliegreis naar Amerika draagt bij aan twee milieuproblemen 1. Uitstoot van koolstofdioxide, waardoor versneld broeikaseffect. 2. Opraken van fossiele brandstoffen. Nog maar voor 50 jaar brandstoffen.

Kennis van fotosynthese levert bijdrage aan oplossingen!

Deel A

Deel B Deel C.

Mogelijke oplossing A Compensatie koolstofdioxide-uitstoot door vastleggen in groeiende planten.

Mogelijke oplossing B Verlaging van koolstofdioxide-uitstoot en beperking brandstofverbruik door middel van de gesloten kas: Verhogen van de opbrengst van de fotosynthese en opslag van zonne-energie in de grond.

Mogelijke oplossing C Zoeken naar alternatieve brandstoffen. Fotosynthese kan daarbij een handje helpen.

Uitwerking A Voor het meten van koolstofdioxide-fixatiedoor algen is het noodzakelijk het volgende te begrijpen: - meten van biomassa en

droge stof als maat voor groei

- meten van oppervlakte als maat voor groei

- groeimodellen.

Uitwerking B Voor het ontwerpen van een gesloten kas is het noodzakelijk het volgende te begrijpen: - moleculen in relatie tot

warmte - kwantificeren van

warmte (hoe bereken je aan warmte)

- warmtetransport (met betrekking tot warmtetransport)

- warmtewisselaars (in gesloten kas)

- energieopslag van een gesloten kas berekenen.

Uitwerking C Voor de oplossing is het nodig het fotosyntheseproces goed te begrijpen om de volgende vragen te kunnen beantwoorden:

- Hoe kan de fotosynthese ons nieuwe brandstoffen leveren?

- Hoe komt een plant dan aan de bouwstoffen voor olie? Fotosynthese uitleg.

- Olie uit algen voor biodiesel? Een oplossing? Hoe maakt een plant olie? Vetzuurcyclus.

- Hoe verbrandt een plant? Dissimilatie uitleg.

- Hoe kunnen we de fotosynthese gebruiken voor het oplossen van het brandstofprobleem?

Experiment A Kweken van algen in een ‘gesloten kasopstelling. Dit is een modelsysteem waar gemakkelijk aan te rekenen is. (biologie).

Experiment B: Warmtewisseling van een koperbuis (natuurkunde).

Experimenten C: - Hoe kweek je algen?

Berekenen aan biomassa. Stel dat 30% van de algen biodiesel maakt. Hoeveel biomassa heb je nodig voor 1 L algenolie. (biologie)

- Van zonnebloemolie biodiesel maken (scheikunde)

- Experiment eigenschappen van chlorofyl (biologie)

Conclusies over de potentie van deze mogelijkheden voor het oplossen van het ‘vliegreisprobleem’.

Eindopdracht


8

5. Concepten Vakbegrippen en concepten Fotosynthese chloroplasten, thylakoïden Stroma, Lumen antenne-complexen, chlorophyl (a,b), cartenoïden fotonadsorptie, energieoverdracht naar reactiecentrum via pigmenten Fotosysteem II, Fotosysteem I, Z-schema. vastleggen energie in ATP en NADPH gebruik van ATP en NADPH bij CO2-fixatie. Thermodynamica energie warmte soortelijke warmte warmtetransport (warmtewisselaars). Technisch ontwerpen ontwerp van een energie-efficiënte kas. Modelleren modelleren van (planten)groei.


9

6. Vaardigheden De leerlingen leren formules voor grafieken te vinden met behulp van de grafische rekenmachine. Daarnaast leren de leerlingen experimenten voor te bereiden, uit te voeren en kort schriftelijk te verslaan.


10

7. Voorkennis Onderbouwkennis op het gebied van natuurkunde, wiskunde, biologie en scheikunde. Enigszins vertrouwd zijn met het denken op moleculair niveau en het abstracte denken behorend bij natuur- en wiskunde.


11

8. Leerplan Beschrijving Deze module is opgesplitst in drie delen: deel A, B en C. Alle drie de onderdelen hebben een theoretisch en een praktisch deel. Theorie De theorie kan ingedeeld worden in drie stukken: Deel A gaat over CO2-compensatie. Deel B gaat over energie en warmte, en is gericht op nuttige toepassing van zonne-

energie in de gesloten kas. Deel C gaat over fotosynthese, assimilatie/dissimilatie etc.. In deel A worden de leerlingen via de context ingeleid in de energieproblematiek en de problematiek van de CO2-uitstoot. Daarna wordt de leerling, middels de context, verzocht toepassingen te bedenken voor de grote hoeveelheid zonlicht die iedere dag verloren gaat. Tenslotte wordt ingegaan op de groei van biomassa in de vorm van algen waarbij ook aandacht wordt gegeven aan groeimodellen. Dit deel wordt afgesloten met een toets. Deel B gaat over de gesloten kas en de mogelijkheden om een gesloten kas om te bouwen tot een energiecentrale. Eén van de nuttige toepassingen is warmteopslag in de grond, waar vervolgens verder op ingegaan wordt via de context van een gesloten kas. Hierbij worden de begrippen energie en warmte behandeld. Dit deel wordt afgesloten met een toets. In deel C over brandstoffen wordt ingegaan op hoe de leerlingen zelf aan energie komen en op hoe lichaamscellen van de leerlingen aan energie komen. Vervolgens wordt behandeld hoe planten energie opslaan door middel van fotosynthese. Dit deel wordt afgesloten met een toets. Hoofdstuk 7 is een optioneel hoofdstuk. De theorie is niet nodig voor de practica, maar is ter volledigheid toegevoegd aan de module. In hoofdstuk 10 van het leerlingmateriaal is een stuk theorie opgenomen over groeimodellen. Deze theorie helpt de leerlingen de groei van kroos en algen te begrijpen en te verwerken. Practicum Het practicum bestaat uit drie experimenten en een theoretisch deel over groeimodellen. LET OP: HET PRACTICUM VEREIST DRIE WEKEN VOORBEREIDING! In het eerste experiment (deel A, hoofdstuk 3 Experiment: fotosynthese bij algen) wordt de invloed van verschillende variabelen op biomassaproductie bestudeerd. Dit gebeurt door om beurten verschillende variabelen (maar per experiment telkens één variabele) te veranderen in een kweek van algen. De tweede serie experimenten (deel B, hoofdstuk 4, experimenten 21, 25 en 29: warmtewisseling van een koperbuis) betreffen onderzoek naar warmtetransport. Het derde experiment (deel C, hoofdstuk 11 Experiment: eigenschappen van chlorofyl) richt zich op de eigenschappen van chlorofyl. Door extractie van pigmenten uit diepvries spinazie kan gekeken worden naar het aantal verschillende componenten (chromatografie) en de invloed van licht van verschillende golflengten. Tenslotte wordt een kweek van olieproducerende algen ingezet en onderzocht. De resultaten van het practicum moeten gerapporteerd worden. De kwaliteit en de manier van werken worden opgenomen in het eindcijfer voor deze module. Deel A, deel B en deel C kunnen eventueel naast elkaar gegeven te worden. Eindopdracht Als afsluiting van de module is er een ontwerpopdracht (Hoofdstuk 11 van het leerlingmateriaal) die alle gebieden integreert. De leerlingen en docent moeten een keuze maken tussen drie opdrachten: Onderzoek aan een continureactor voor de kweek van


12

algen, Onderzoek aan een warmte-opslagsysteem voor stralingswarmte van de zon, onderzoek aan een dieselproductie installatie.

Differentiatie

Deel A

Onderwerp Werkzaamheid leerlingen Contacttijd

Inleiding vliegreis Opgaven maken 1

CO2-uitstoot en compensatie Opgaven maken 2

Groei van algen Groeimodellen

Opgaven maken Practicum 3

Toets 1

Deel B

De gesloten kas 1

Warmtewisselaar Opgaven maken 2

Experiment afkoeling Practicum 2

Toets 1

Deel C

Theorie fotosynthese Opgaven maken 2

Biodiesel Opgaven maken Practicum 2

Chlorofyl Opgaven maken Practicum 2

Toets 1

Eindopdracht


13

9. Toelichting bij leerlingopdrachten Materialen voor het practicum Hoofdstuk 3.1 Bioreactor In dit hoofdstuk worden algen gekweekt in een vat (afbeelding 5 en 6 van het leerlingmateriaal). □ Algen (Chlorella). Op de website van het

steunpunt Wageningen vindt u adressen voor het bestellen van algen. Ga naar http://www.wageningenur.nl/nl/Onderwijs-Opleidingen/Docenten-vwo/Vakken/NLT/Nieuws.htm Halverwege de pagina worden twee adressen genoemd waar de algen besteld kunnen worden.

□ volglasaquarium of accubak met thermostaat en verwarmingselement.

□ kweekbakjes voor in het aquarium.

□ natriumbicarbonaat □ bouwlamp □ statiefmateriaal □ maatcilinder □ siliconenslang 6-8 mm

Hoofdstuk 3.2 Bioreactor In deze paragraaf wordt gewerkt met modellen. □ computers met Excel of Coach. Hoofdstuk 4.1 Experiment warmte-eigenschappen olie en water □ 2 identieke bekerglazen □ 100 gram water □ 100 gram olie □ 2 identieke dompelaars □ 2 thermometers. Hoofdstuk 4.5 Experiment 25: afkoeling potjes □ wit potje □ zwart potje □ spiegelend potje □ heet water □ 3 kurken met gat voor thermometer □ 2 thermometers. Hoofdstuk 4.8: warmtewisseling van een koperbuis □ koperbuis van 1,0 m lengte □ heet water □ computer, Coach interface en software □ thermometer of temperatuursensor.


14

4.8 Experiment: warmtewisseling van een koperbuis Hieronder volgt een uitgebreide uitwerking van het experiment “afkoeling van een buis”. In dit voorbeeld is gekozen voor een meting m.b.v. Go-Link omdat de benodigde apparatuur erg gemakkelijk te bedienen is en bovendien eenvoudig en goedkoop te verkrijgen is. Uiteraard kan het experiment ook met coach uitgevoerd worden. Ook vanuit Coach kunnen de meetwaarden makkelijk naar Excel gekopieerd worden. Bekijk de opstelling. Benodigde componenten:

o Computer met interface: de Go-link. Het programma dat communiceert met

de go-link is al geactiveerd. o Een temperatuursensor die kan worden aangesloten op de Go-link. o Een koperbuis van 0,5 m lengte en een binnendiameter van 22 mm en een

buitendiameter van 24 mm, aan beide kanten afgesloten met een kurk. Door een van de kurken wordt de temperatuursensor gestoken.

Probeer de temperatuursensor uit. Onderzoek hoe je de meettijd kunt instellen.

Onderzoek hoe je de meetwaarden kunt uitlezen. Registreer de kamertemperatuur en noteer deze waarde ergens als Tomg.

Vul de buis met heet water en start de meting. Registreer de temperatuur van de afkoelende buis gedurende 20 minuten.

Importeer de tabel met de twee kolommen tijd en temperatuur via copy-paste in Excel.

Maak een nieuwe kolom met het temperatuurverschil met de omgeving: (TV = T - Tomg )

Maak een grafiek van TV tegen de tijd. Hieronder is het resultaat van een meting te zien. De bijbehorende tabel is als bijlage toegevoegd.

Analyse van de meetresultaten: bepaling van de afkoelconstante cA

temperatuurverloop dikke buis y = 40.57e-0.0306x

R2 = 0.9989

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0

TV (C)

t (m

in)


15

In de leerlingenhandleiding worden vijf methodes genoemd om uit deze grafiek de afkoelconstante te bepalen. Je kunt voor een aantal tijdstippen TV bepalen en dTV/dt (Dat is dus eigenlijk de temperatuurdaling per seconde want het temperatuurverschil neemt natuurlijk even snel af als de temperatuur zelf). Uit dit verband volgt de afkoelconstante. Als de resultaten verzameld zijn met IPCoach kun je via modelomgeving (IPCoach 5) of via Excel een model ontwerpen en dan via ‘curve fitting’ de waarde van de afkoelconstante bepalen. Met de rekenmachine via de optie ‘expreg’ kan de afkoelconstante worden bepaald. Deze methode evenals de hierna genoemde vereisen kennis over (natuurlijke) logaritmen. Ook via de zogenaamde halveringstijd (de tijd waarin de het temperatuurverschil met de omgeving halveert kan de afkoelconstante worden bepaald. Tenslotte kan de curve omgebouwd worden tot een rechte lijn waarna bepaling van de richtingscoëfficiënt de afkoelconstante oplevert. Hieronder wordt op twee manieren de afkoelconstante bepaald. 1e methode De minst bewerkelijke methode maakt gebruik van Excel om exponentiële functies te fitten. Deze methode is het meest eenvoudig, en is gelijkwaardig met methode 3 uit bovenstaande lijst maar kan voor leerlingen als een duveltje uit een doosje komen omdat de achterliggende wiskunde niet is behandeld. Er geldt namelijk dat hier sprake is van een differentiaalvergelijking van het type y’ =cy. De oplossing hiervoor is een e-macht.

cxeyy * In ons geval is y het temperatuurverschil, x is de tijd en c is de afkoelconstante. De beginwaarde y o is dan het temperatuurverschil op t = 0. Bij Excel is het mogelijk een trendlijn toe te voegen aan een grafiek. Daarbij is er ook de mogelijkheid van een exponentiële functie. In de grafiek hierboven is dat gebeurd. Het resultaat staat in de bovenhoek. Hieruit volgt dan ook de afkoelconstante. In bovenstaand experiment wordt een afkoelconstante gemeten: cA = 0,0305 min-1

De eenheid volgt uit het feit dat de tijd in minuten is gemeten en het feit dat de exponent van de e-macht dimensieloos moet zijn. Blijkbaar neemt het temperatuurverschil met de omgeving af met 3,05 % per minuut. Per seconde is dat dus 60 x zo weinig. Dus 0,51 promille per s. Tweede methode Ook langs andere weg kunnen we uit de meetresultaten de afkoelconstante bepalen. Daartoe moet voor een aantal tijdstippen de grootheid dTV/dt worden berekend. Vervolgens moet de grootheid dTV/dt worden uitgezet tegen TV.

Volgens het verband TVcdt

dTVA * zou hier een rechte lijn uit moeten komen

met cA als richtingscoëfficiënt. De grootheid dTV/dt zou als volgt bepaald kunnen worden. Wordt voor dt de stapgrootte van de meting genomen dan zou voor dTV de waarde gevonden worden van het verschil


16

tussen twee opeenvolgende waarden van TV. In dat geval zal de grafiek een grillig verloop kennen omdat meetonnauwkeurigheden maximaal zichtbaar worden. Beter is het om steeds waarden om de drie metingen van elkaar af te trekken. De stapgrootte dt wordt dan natuurlijk ook 3x zo groot. Delen van dTV door dt levert de gewenste grootheid op. Hieronder is dit in een klein voorbeeld weergegeven:

Ter verduidelijking De kolom TV is berekend door middel van de formule C3 = B3-J$1 en dan de cel te

kopiëren naar onderliggende cellen (Het $-teken dient om aan te geven dat deze waarde niet ‘meeloopt’!)

De kolom dTV/dt wordt dan als volgt berekend: D6 = C6-C3 en vervolgens kopiëren. dTV/dt wordt berekend met: E6 = D6/1 (want 1 minuten verstreken!). Vervolgens

kopiëren. Tenslotte moet kolom E tegen F worden uitgezet. Trekken van een trendlijn met lineair verloop geeft de rico en dus de afkoelconstante cA.in min-1.

A B C D E F 1

t T TV dTV dTV/dt kamertemperatuur

in oC 2 3 0 61.81251716 41.11252 20.7 4 0.5 60.95711954 40.25712 5 1 60.33390084 39.6339 1.478616 1.478616 6 1.5 59.64996037 38.94996 1.307159 1.307159 7 2 59.01175533 38.31176 1.322146 1.322146 8 2.5 58.4849784 37.78498 1.164982 1.164982 9 3 57.93193439 37.23193 1.079821 1.079821


17

Hier vinden we een afkoelconstante van 0,0318 min-1. (0,00053 s -1 ) Een kleine afwijking dus. Voor de dikke buis geldt: Vkoper=2πr*l*dikte=2*3,14*23/2*500*1=36,1 cm3

mkoper=ρV=8,95*36,1=323g Ckoper=mc=0,323*387=125J/K

mwater = πr2 * l * ρ =3,14* 1,12 *50 *1 = 189,9 g Cwater = mc = 189,9*4,18 = 794 J/K Cbuis=Cwater+Ckoper=794+125=929 J/K

Voor de kℓ-waarde van de buis wordt nu gevonden:

mK

WcCk A 95,0

5,0

00051,0*929*

Het hele experiment is nog eens overgedaan voor een dunne buis met een binnendiameter van 12mm en een buitendiameter van 14 mm. Deze koelt sneller af. Er wordt een afkoelconstante gevonden van 0,0457 min-1 (bij gebruik van de andere methode:0,0481 min-1) en dus cA= 0,00076 s-1 (0,00081s-1) Voor de dunne buis geldt: Vkoper=2πr*l*dikte=2*3,14*13/2*500*1=20,4 cm3

mkoper=ρV=8,95*20,4=183g Ckoper=mc=0,183*387=70,6J/K

mwater = πr2 * l * ρ =3,14* 0,62 *50 *1 = 56,5 g Cwater = mc = 56,5*4,18 = 236 J/K Cbuis=Cwater+Ckoper=236+71=307 J/K

Voor de kℓ-waarde van de buis wordt nu gevonden:

daalsnelheid als functie van het temperatuurverschil

y = 0.0318x

R2 = 0.8214

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

-20 -10 0 10 20 30 40 50

TV(C)

dT

V/d

t in

C/m

in


18

mK

WcCk A 46,0

5,0

00076,0*307*


19

Hoofdstuk 6 Experiment: eigenschappen van chlorofyl Bij de chromatografie proef kan, indien mogelijk, een controle-chromatogram gemaakt worden met bekende pigmenten om de resultaten van de bladgroenpulp mee te vergelijken. Voorwaarde is dan wel, dat het controlemonster en de bladgroenpulp op hetzelfde chromatogram kunnen worden afgelezen en vergeleken. Benodigde materialen

Bladgroenextract en -pulp

Experimenten ‘chlorofylmolecuul aanslaan’

Experimenten ‘het scheiden van bladpigmenten met chromatografie’

□ etiketten, watervaste stift

□ 400 gram (diepgevroren) spinazie

□ blender of staafmixer □ mengkom of beker □ aceton, 100 ml □ glazen pot 100 ml, 2x □ glazen pot 200 ml, 1x □ theezeef, groot □ trechter □ filtreerpapier, rond, 10

cm.

□ aceton/bladgroenextract □ diaprojector, of sterke

gerichte lamp □ spleetdia □ prisma □ glascuvet 5x5x1 cm □ projectiescherm □ (spectro)fotometer (met

filters rood, geel, groen, blauw)

□ normaal glascuvet 1x1x4.

□ aceton/bladgroenpulp □ chromatografiepapierstrookjes

1x15cm □ reageerbuis met dop □ loopvloeistof

petroleumether/aceton 92:8 □ bekende bladgroenpigmenten

(oplossing): chlorofyl, xantofyl, caroteen.

Hoofdstuk 10: Experiment: biodiesel □ 100 ml zonnebloemolie □ 0.35 g NaOH (vast) □ 20 ml methanol □ magneetroerder/verwarmplaatje □ magneetvlo

□ condensator □ waterbad van 65 ºC. □ kolf met twee/drie uitgangen □ 0.15 M azijnzuur □ magnesium sulfaat.

Opmerkingen over het werken met Coach De werking van Coach m.b.t. de proefopstelling en de proefopstelling zelf staan hier beschreven. Een praktische randvoorwaarde voor deze opdracht is de brede beschikbaarheid van materiaal en de ondersteuning bij de bouw van een fotosynthese onderzoeksopstelling. Wij hebben daarom gekozen voor ‘Coach’ vanwege de kracht van het programma en de beschikbaarheid van de interface, randapparatuur en ondersteuning. Een goede indruk van de mogelijkheden geeft het onderstaande internetdocument: http://cma-science.nl/handleidingen/software/c5-introductiegids.pdf


20

10. Bronnen bij leerlingmateriaal Antwoorden hoofdstuk 1 1. Opdracht Broeikaseffect

a) Beschrijf in het kort wat het broeikaseffect is. Misschien heb je het al behandeld op

school, anders kun je het opzoeken in een biologie of ANW boek. Of je zoekt op het internet, bijvoorbeeld: ►URL1

b) Waarom moet je eigenlijk spreken van het versterkte broeikaseffect en waardoor wordt dit versterkte broeikaseffect veroorzaakt?

Antwoord a) Het glas van een broeikas laat zonlicht (kortgolvige straling) door. De energie wordt

opgenomen door de grond en de temperatuur stijgt. De grond straalt dan weer een deel van die energie uit maar dan in de vorm van infrarood straling (langgolvige straling). Deze straling wordt echter door het glas niet doorgelaten. Binnen de kas stijgt daardoor de temperatuur veel meer dan buiten. Ditzelfde proces vindt plaats op aarde door de aanwezigheid van een atmosfeer. De gassen die zich daarin bevinden (met name waterdamp en CO2 laten wel kortgolvige straling door maar niet de langgolvige straling.

b) De atmosfeer van de aarde heeft altijd dit broeikaseffect gehad. Zonder het broeikaseffect zou de aarde niet leefbaar zijn, want dan zou de gemiddelde temperatuur op aarde -18C zijn. Het versterkte broeikaseffect wordt veroorzaakt door menselijke activiteiten waardoor extra typische broeikasgassen in de atmosfeer terecht komen. Vooral door gebruik van fossiele brandstoffen komt veel extra CO2 in de atmosfeer.

2. Opdracht kringlopen

Bij natuurlijke processen is sprake van een koolstofkringloop. Bij die kringloop verdwijnt en ontstaat CO2 .

a) Bij welke processen in de levende natuur ontstaat en verdwijnt CO2? b) Leg uit waarom men spreekt van een kringloop. c) Geef aan welke rol levende wezens hierbij spelen. d) Teken de koolstofkringloop waarbij CO2 ontstaat en verdwijnt. Maak daarbij gebruik van

de volgende figuur:


21

Antwoord a. Fotosynthese: Hierbij verdwijnt CO2 en ontstaat zuurstof en glucose.

Verbranding: Hierbij ontstaat CO2. Ademhaling is het proces waarbij zuurstof wordt opgenomen en koolzuurgas wordt uitgestoten.

b. Het koolstofatoom wordt bij de fotosynthese in glucose opgenomen en bij de ademhaling komt het weer vrij in de vorm van CO2.

c. Planten zorgen voor de fotosynthese en dieren zorgen voor het omgekeerde proces. d.

3. Opdracht kringlopen, vervolg.

Tabel 93G van Binas geeft ook een afbeelding van de koolstofkringloop. De kringloop hier getekend, is veel ingewikkelder dan de kringloop die je bij vraag 2 hebt getekend.

a) Leg uit wat bedoeld wordt met aёrobe en anaёrobe dissimilatie. b) Leg uit wat bedoeld wordt met chemotrofe, heterotrofe, autotrofe en fototrofe

organismen. c) Leg uit wat bedoeld wordt met assimilatie. d) Ga weer uit van de eenvoudige kringloop en geef in dit schema aan waar assimilatie en

dissimilatie een rol spelen. e) Geef ook aan waar heterotrofe en autotrofe organismen een rol spelen.

Tabel 93G laat zien dat er naast een organische koolstofkringloop ook sprake is van een anorganische kringloop.

f) Leg uit om welke kringloop het hier gaat. g) Ga uit van je tekening uit opdracht 2 en teken de anorganische kringloop in.

Antwoord

a. Aёrobe dissimilatie is de verbranding van organisch materiaal met zuurstof; Anaёrobe dissimilatie is de afbraak van organische stoffen zonder zuurstof.

b. Heterotroof: levende wezens die voor energie en bouwstoffen organische stoffen (zoals glucose, aminozuren eiwitten) nodig hebben die door andere levende wezens worden geproduceerd. Autotroof: levende wezens die voor de stofwisseling geen organische stoffen nodig hebben maar gebruik maken anorganische stoffen uit de omgeving. Fototroof: autotrofe organismen die gebruik maken van de energie van opvallend licht.


22

Chemotroof: autotrofe organismen die gebruik maken van de energie in chemische bindingen.

c. Assimilatie: opbouw van organische verbindingen. d. CO2 ontstaat bij de dissimilatie (ademhaling) en verdwijnt bij de assimilatie

(fotosynthese). e. De autotrofe organismen zorgen voor netto productie van organische stoffen.

Heterotrofe organismen zorgen voor productie van CO2 f. CO2 lost enigszins in water op en vormt daar HCO3

- en CO3-. Met calcium volgt

neerslag van CaCO3 (Calciumcarbonaat). Dit wordt opgenomen in sedimenten. g.

4. Opdracht CO2- compensatie.

a) Wat wordt bedoeld met CO2-compensatie? b) Beschrijf een aantal manieren waarop je CO2-compensatie kunt toepassen.

Antwoord

a) CO2-compensatie vindt plaats als bij toename van CO2 een gelijke hoeveelheid CO2

wordt onttrokken aan de atmosfeer door aanvullende activiteiten. b) Besparing op gebruik fossiele brandstoffen door zuiniger rijden/planten van een

boom/afzien van aankoop energie-intensieve producten.


23

Antwoorden hoofdstuk 2 5. Fossiele energie per hoofd van de bevolking

Ga na hoeveel fossiele energie er gemiddeld wordt gebruikt per hoofd van de bevolking in Nederland (of Europa), in de Verenigde Staten, in China en in een (willekeurig) Afrikaans land. Ga ook na wat voor fossiele energie dit is. Vermeld je bronnen.

Antwoord Dit antwoord hangt af van de bron die gebruikt wordt. Zie bijvoorbeeld: http://yearbook.enerdata.net/

6. Brandstofverbruik vliegtuig

Neem aan dat jij de vlucht naar de VS heen en terug hebt gemaakt in een Boeiing 747. Voor een Boeiing 747 geldt een fuel flow van 10 ton per uur. Daarbij gaat het dan om kerosine. Voor de berekeningen gaan we uit van C13H28. Bereken hoeveel brandstof jij hebt gebruikt voor je reis naar de VS en daarvan afgeleid hoeveel CO2-uitstoot dit tot gevolg heeft gehad. Ga eerst na welke gegevens je allemaal nodig hebt om deze vraag te beantwoorden. Zoek deze gegevens op. Vermeld ook welke extra aannames je voor deze berekening moet maken. Vermeld je bronnen.

Antwoord 9000km, kruissnelheid 900 km/uur dus 10 uur vliegen. 10 ton/uur fuel-flow en 10 uur vliegen dus 100 ton nodig voor een enkele vlucht. 500 passagiers gemiddeld. Dus 0,2 ton per passagier nodig= 200 kg. Molecuulgewicht = 184 kg/kmol Dus 1 vlucht per passagier: nodig 1,087 kmol kerosine. C13H28 + 20 O2 geeft 13 CO2 + 14 H2O Bij volledige verbranding levert 1,087 mol kerosine dus 1,087*13 =141 kmol CO2 op. Met een molaire massa van 44 kg/kmol levert dit 0,62 ton CO2 op. Voor het retourtje geldt dus 1,2 ton uitstoot.


24

7. CO2-compensatie vliegtuig Zoek op internet welke initiatieven er worden ondernomen om de CO2-uitstoot van vliegtuigen te compenseren. Wat wordt er precies gedaan binnen zo’n initiatief? Vermeld je bronnen.

Antwoord Googelen op term co2-compensatie levert vele sites op; een voorbeeld:

http://www.tuilliere.nl/co2-compensatie_aanplant.htm

8. Gebruik fossiele energie Waarvoor wordt de grootste hoeveelheid fossiele energie gebruikt? Is dat in alle delen van de wereld hetzelfde? Vermeld je bronnen.

Antwoord De meeste energie wordt gebruikt door de industrie en elektriciteitscentrales (is soms te vinden onder kop ‘residential’). Ook de transportsector gebruikt veel energie. Voor de VS zijn cijfers te vinden op: http://www.eia.doe.gov/emeu/aer/txt/ptb0201a.html

9. Alternatieven

Er zijn tal van alternatieven mogelijk voor het gebruik van fossiele brandstoffen. In een brainstormsessie met je groep maak je een lijst met acht alternatieven. Klassikaal worden alle lijstjes met alternatieven geïnventariseerd en er wordt één lijst met alternatieven voor fossiele energie gemaakt. De voor- en nadelen, mogelijkheden en onmogelijkheden van de verschillende alternatieven worden doorgesproken.

Mogelijke antwoorden:

Zonne-energie warmteopslag in water: zonne-boiler; zonne-energie levert elektriciteit: zonnecellen; zonne-energie opslag in de bodem; windenergie; geothermische energie; golfenergie: energie wordt gehaald uit de energie van golven; getijde-energie: energie wordt gehaald uit het stijgen en dalen door eb en vloed; Blue-Energy: energie wordt verkregen uit de menging van zoet en zout water; bio-massa: energie wordt verkregen uit fotosynthese; chimney: energie wordt verkregen uit temperatuurverschil op verschillende hoogten; kernsplijting: energie wordt verkregen uit het splijten van atoomkernen; kernfusie: energie wordt verregen uit fusie van atoomkernen.

10. Opdracht Plantenwetenschappers hanteren als vuistregel dat in een klimaatgebied als het onze door de fotosynthese ongeveer 60 g glucose per m2 per dag wordt geproduceerd gedurende een groeiseizoen van 100 dagen.

a) Noteer de reactievergelijking van de fotosynthese en ga met behulp hiervan na hoeveel kg CO2 nodig is voor de productie van 1 kg glucose. Neem aan dat de hoeveelheid gevormde biomassa net zo groot is als de hoeveelheid gevormde glucose

b) Bereken met behulp van dit gegeven hoeveel ha bos er nodig is om net zoveel CO2 op te nemen als overeenkomt met jouw aandeel in de uitstoot van je vliegreis. Gebruik daarbij je antwoord van opdracht 5.2.


25

Antwoord In het groeiseizoen produceert een bos in de gematigde gebieden dus 50 g * 100 = 5 kg droge stof/m2 per jaar. Dus 50 ton per ha per jaar. Alhoewel het niet helemaal overeenkomstig is met de werkelijkheid, is dit voornamelijk in de vorm van glucose-polymeren (en lignine, maar dat verwaarlozen we voor het gemak). Dus bij benadering wordt er 50 ton glucose geproduceerd. Het molair gewicht van glucose (C6H12O6 ) is 180 g/mol. Dus 5,55 mol/kg. Dus 50 ton glucose is 278 kmol. Hiervoor zijn 6*278 kmol CO2 vastgelegd. 1 ha legt dus per jaar bij benadering 1667 kmol CO2 vast. Met een molair gewicht van 44g/mol =44 kmol/kg wordt er dus 73 ton CO2 vastgelegd. Omdat een passagier 1,2 ton uitstoot veroorzaakt is er dus uiteindelijk voor de vlucht 1,2/73*10000 = 164 m2 oppervlak groeiend bos nodig. 11. Fotosynthese

Ga na welke klimaatgebieden op aarde de grootse bijdrage leveren aan de vastlegging van koolstof m.b.v. de fotosynthese.

Antwoord http://www.carbon-biodiversity.net/Issues/CarbonStorage

In het (sub)tropisch regenwoudklimaat wordt het meeste koolstof vastgelegd d.m.v. fotosynthese.

12. CO2-fixatiesnelheid Bereken hoeveel groter de CO2-fixatiesnelheid is in een tropisch regenwoud vergeleken met die in Nederland (zie opdracht 6).

Antwoord 2 x zoveel als in Nederland (1200 kg/jaar per ha).

13. Houtopslag In deze opdracht wordt eens nagegaan hoe groot een opslagruimte moet zijn om een hoeveelheid hout permanent op te slaan die compenseert voor jouw aandeel van de CO2-uitstoot van de vliegreis. a) Bereken eerst hoeveel biomassa moet worden geproduceerd om 1 kg CO2 vast te

leggen. Gebruik daarbij de reactievergelijking van de fotosynthese en neem aan dat de hoeveelheid gevormde biomassa overeenkomt met de massa glucose die bij de fotosynthese is geproduceerd.


26

b) Bereken vervolgens het volume van een vergelijkbare hoeveelheid hout. Kies daarbij voor een bekende houtsoort.

Antwoord

a) Reactievergelijking Glucose: 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6O2

Volgens de reactievergelijking zijn er 6 moleculen CO2 nodig om 1 molecuul glucose te maken. 1 kg glucose bevat 1000/ M glucose mol = 1000/180 mol = 5,55 mol. Er is dus 6x5,55 = 33, 33 mol CO2 nodig om 1 kg glucose (biomassa) te maken. 1 kg CO2 vastleggen komt neer op 0,682 kg glucose. Dus 1200 kg is 818 kg hout (bij benadering)

b) Met een dichtheid van 0,5 kg/liter is dus 1,6 m3 ruimte nodig.

14. CO2-compensatie bos

In het bos vinden verteringsprocessen plaats. Daarbij wordt de CO2 weer teruggegeven aan de atmosfeer. Maar doorgaans wordt hout dat in een bos wordt gevormd wel gebruikt. Bijvoorbeeld om er meubels mee te maken. Leg uit aan welke voorwaarden voldaan moet zijn opdat bij een dergelijk gebruik van een bos sprake is van echte CO2-compensatie.

Antwoord Als de meubels zijn afgeschreven, moet het hout gebruikt worden als energievoorziening en daarmee inzet van fossiele brandstoffen overbodig maken. Ook kan het afvalhout worden opgeslagen om te voorzien in het energiegebruik van latere generaties.

Extra https://www.treesforall.nl/ is een heel aardige site overigens die we kunnen gebruiken als verwijzing; met een handige klimaatcalculator.

Hoeveel bomen moeten voor mij worden geplant om mijn uitstoot te compenseren? Het aantal aan te planten bomen is snel te berekenen met de klimaatcalculator die te vinden is via een link aan de rechterkant. Omdat Trees for All ook autoverkeer compenseert, gebruiken we een gemiddelde auto als voorbeeld. Stel u heeft een auto die 16.000 kilometer per jaar op benzine rijdt. Ieder jaar moet dan 3 ton CO2 worden gecompenseerd. Gemiddeld bezit iemand 40 jaar een auto en zal dan in totaal 120 ton CO2 produceren. Bij een opnamecapaciteit van 6 ton per hectare per jaar voor Nederlands bos, is een halve hectare (5.000 m2) groeiend Europees bos nodig om de uitstoot van deze auto's te compenseren (2/5 voetbalveld). Een auto die diesel gebruikt heeft 0,4 hectare bos nodig, een LPG-auto ruim 0,35. In een nieuw bos in Nederland planten we op voormalige landbouwgrond gemiddeld 5500 bomen per hectare, in bijvoorbeeld Oeganda in gedegradeerd tropisch bos zijn dat zo'n 500 bomen per hectare.

Hoeveel ton CO2 neemt een boom op? Deze vraag is niet eenvoudig te beantwoorden. Er zijn vele verschillende boomsoorten die verschillend reageren afhankelijk van hun groeiplaats. Ook de hoeveelheid water, voeding, zon, en (zee)wind zijn bepalend. Trees for All rekent met bosecosystemen, want behalve bomen nemen ook de daaronder groeiende struiken CO2 op en leggen een gedeelte hiervan vast totdat het ecosysteem volgroeid en in evenwicht is. Ook hier is sprake van een grote variatie. Als vuistregel hanteert Trees for All dat een volwassen Europees loofbos zo'n 600 ton CO2 per hectare heeft vastgelegd (gemiddeld 6 ton per hectare per jaar). Voor tropisch regenwoud kan dit oplopen tot meer dan 1200 ton.

Wat is de invloed van bossen op het broeikaseffect? Zonder groeiende bossen zou de CO2-concentratie in de atmosfeer nog veel sneller stijgen. Berekend is dat groeiende bossen jaarlijks ongeveer 900 miljoen ton C (3,3 miljard ton CO2)


27

opnemen. Zonder deze groeiende bossen zou de netto-uitstoot van CO2 geen 11,7 miljard ton CO2 maar 15 miljard ton CO2 bedragen. Dit is bijna 30% extra. Ontbossing draagt dan ook voor 25% bij aan de toename van de CO2-concentratie in de atmosfeer. Is er wel voldoende ruimte voor bosaanplant? Er ligt wereldwijd nog ruim 2 miljard hectare grond braak dat geschikt is voor de aanplant van bos. Nieuw bos kan hier ongeveer 75 tot 125 gigaton CO2 opnemen. Dat is net zoveel als de uitstoot die we wereldwijd de komende 15 tot 25 jaar gaan doen. Die 2 miljard hectare kan uiteraard niet in een jaar aangeplant worden. Wachten echter lost zeker niets op. Als de bossen volgroeid zouden zijn, zou de aarde weer net zo groen zijn als 200 jaar geleden. Ondertussen hebben we tijd gehad om de duurzame energiebronnen zo te ontwikkelen dat we die volop kunnen inzetten.

15. Opdracht Algen kunnen olie produceren. Deze olie kan gebruikt worden om diesel of kerosine te produceren. De algen worden geproduceerd op een algenboerderij. Deze boerderij moet een zo hoog mogelijke algenproductie hebben tegen zo laag mogelijke energetische kosten. a) Leg uit waarom dit laatste nodig is. b) Leg uit hoe je algen kunt laten groeien en met welke factoren je rekening moet houden

als je algen wilt produceren. c) Op welke manier zou je algen moeten oogsten? d) Ontwerp een algenboerderij die aan de bovengenoemde eis voldoet. e) Geef aan wat voor- en nadelen zijn van de productiefaciliteit in figuur 4 in vergelijking

met een algenvijver.

Antwoord a. Besparing van energie en kosten. b. Kweekvat met alg belichten, lichtintensiteit, CO2-hoeveelheid, nutriënten, temperatuur

etc. c. Filteren, zeven etc. d. Antwoorden kunnen variëren van open vijversystemen tot gesloten continureactoren. e. Aanlegkosten en onderhoudskosten zijn hoger, daarentegen zijn de opbrengsten veel hoger

want het proces verloopt onder veel meer gecontroleerde omstandigheden.

16. Opdracht Een algenvijver raakt door de groei van de alg steeds voller. Aanvankelijk worden de algen niet geremd in hun groei omdat er voldoende nutriёnten en licht aanwezig zijn. Maar gaandeweg raakt de vijver voller. Het groeiseizoen is nog lang niet voorbij wanneer de algen nauwelijks meer toenemen. Maar ook dan zijn er op grotere diepte nauwelijks algen te vinden. a) Leg uit waarom de groei zo vroeg in het seizoen tot stilstand komt. b) Leg uit waarom de algen niet willen groeien op grotere diepte. c) Schets in een grafiek hoe de hoeveelheid biomassa in de loop van de tijd verandert. d) Leg aan de hand van de grafiek uit wat het beste moment is om te oogsten.

Antwoord a. Algen krijgen niet genoeg licht en voeding ten gevolge van overvolle reactor. b. Te weinig lichtintensiteit. c. Hier moet een groeicurve of S-curve geschetst worden. Het veld is vol bij het bereiken van

de bovenste asymptoot. d. Oogstmoment is het moment waarop de helling maximaal. Hier is de toename en dus de te

onttrekken hoeveelheid per tijdseenheid maximaal.


28

Antwoorden hoofdstuk 3

17. Opgave Een badkuip is gevuld met water. De stop wordt losgehaald en het water begint weg te lopen. Dit is de uitgaande stroom: neem aan dat er 7 liter per minuut wegloopt. Tegelijkertijd wordt de kraan aangezet. Deze levert 5 liter per minuut. Dit is de uitgaande stroom. Er is nu geen evenwicht: het niveau van het water in de kuip gaat veranderen.

a) Leg uit wat er met het niveau gebeurt.

Na enige tijd blijkt het niveau van het waterpeil niet meer te veranderen. Er is nu sprake van een dynamisch evenwicht.

b) Waarin onderscheidt deze situatie zich van een statisch evenwicht? c) Leg uit hoe groot de ingaande stroom en de uitgaande stroom nu is. d) Hoe komt het dat dit dynamische evenwicht zich heeft ingesteld?

Antwoord

a. Het niveau gaat dalen want de uitloop is groter dan de inloop. b. Bij statisch evenwicht is er geen toevoer en afvoer. Bij een dynamisch evenwicht wel. c. 5 liter/minuut d. Aanvankelijk daalt het waterniveau maar daarmee ook de uitloopsnelheid want een bad

loopt sneller leeg als er meer inzit. Als de uitloopsnelheid gelijk is aan de inloopsnelheid daalt het niveau niet meer en de uitloopsnelheid is dan ook constant.

18. Opgave Bekijk de continu-reactor in figuur 7. Van bovenaf druppelt kweekmedium in de reactor. De vloeistof die uit de fles loopt vanwege de overloopfunctie bevat algen. Er is sprake van dynamisch evenwicht. Het aantal koolstofatomen in de kweekreactor verandert dan ook niet.

a) Leg uit hoe dit mogelijk is. Men vermindert de hoeveelheid licht.

b) Leg uit wat dit voor gevolg heeft voor de uitgaande stroom koolstofatomen. c) Leg uit hoe uiteindelijk weer dynamisch evenwicht kan ontstaan. d) Leg uit hoe een nieuw dynamisch evenwicht zich weer zal instellen.

Antwoord

a. Via de natriumbicarbonaat komt evenveel C de opstelling in als er via de algen uitgaat. b. De productie van algen stagneert. De uitgaande stroom koolstofatomen neemt dus af. c. Via de overloopfunctie gaat er evenveel algenoplossing uit de fles als er medium inkomt.

Maar als er minder algen groeien, blijft een deel van het medium ongebruikt. Bij de uitloop zit dus veel ongebruikt natriumbicarbonaat. Vervolgens wordt de hoeveelheid natriumbicarbonaat in het kweekmedium verminderd. Hierdoor wordt het evenwicht verstoord.

d. Zolang er medium ongebruikt blijft zal er niets veranderen. Maar als de toevoer nog lager wordt daalt de algenhoeveelheid verder vanwege ontoereikende voeding en daarmee de uitstroom van koolstofatomen.


29

19. Opgave

In deze opdracht ga je met Excel groeimodellen maken.

a) Maak m.b.v. Excel een exponentieel groeimodel. Druk de tijd uit in uur. Kies 100 voor de beginhoeveelheid alg. Ga met behulp van trial en error na wat de groeifactor moet zijn om een verdubbelingstijd van 4,0 uur te krijgen.

b) Pas het gevonden model aan en maak er een logistisch model van. Neem voor het maximum E = 1000000. Bepaal met behulp van de uitkomsten op welk moment de algenhoeveelheid het snelste toeneemt.

Antwoord

a. De groeifactor moet 0,207 bedragen (zie grafiek)

b. Grafisch is dat rond de 50 uur. In de tabel blijkt de grootste productiesnelheid bij 48 uur te liggen.


30


20. Opgaven warmte en temperatuur

a) Wat ‘’bevat” meer warmte: een kopje water van 40oC of een gloeiende naald van 9000C ? Hoe zou je dat kunnen controleren?

b) Geef nog een voorbeeld waaruit het verschil blijkt tussen temperatuur en warmte. Antwoord

a. Het kopje water. Pak twee kopjes gevuld met evenveel koud water. Gooi in het ene kopje het warme water en in het andere kopje de gloeiende naald. In het eerste geval stijgt de temperatuur meer.

b. Een ketel water op het vuur. Vanaf een bepaald moment leidt warmtetoevoer niet meer tot temperatuurstijging.

21. ijzer en piepschuim Een stuk ijzer en een stuk piepschuim liggen al uren naast elkaar op de lessenaar in het lokaal.

a) Hebben de twee objecten dezelfde temperatuur? b) Voelen de beide objecten ‘even koud’ aan? c) Geef een verklaring voor beide verschijnselen. Bedenk daarbij dat jouw lichaam zelf

warmte produceert. Antwoord

a. Ja, want de beide voorwerpen liggen al gedurende langere tijd in dezelfde ruimte. b. Nee, piepschuim voelt warm aan en het ijzer voelt koud aan. c. De objecten krijgen dezelfde temperatuur. Toch voelt het piepschuim warmer aan. Dit

komt omdat je lichaam warmte produceert die bij het ijzer snel wordt afgevoerd maar bij het piepschuim niet. Door deze warmtetoevoer loopt de temperatuur van het piepschuim snel op.

22. een vloeistofthermometer

Een buisje met een vloeistofreservoir is wel een geschikt instrument om de temperatuur te meten. a) Hoe is het mogelijk dat met behulp van een dergelijke thermometer een uitspraak is te

doen over de gemiddelde bewegingsenergie van de moleculen in de omgeving? b) Geef een zo volledig mogelijke beschrijving van de werking van een dergelijke

thermometer.

Antwoord Door toenemende temperatuur gaan de moleculen sneller bewegen. Moleculen hebben meer ruimte nodig om te bewegen, hierdoor zet de vloeistof uit en de uitzetting van deze vloeistofuitzetting kan gebruikt worden voor de meting van de temperatuur van een vloeistof.

23. Kelvin en Celsius a) Waarin verschilt de schaal van Kelvin van de schaal van Celsius? b) Het absolute nulpunt is 0 kelvin. Waardoor wordt dit in de praktijk nooit bereikt?

Antwoord

a. Het verschil zit hem in het begin. Kelvin begint bij het absolute nulpunt te meten, Celsius bij het vriespunt van water.

b. Om het absolute nulpunt te bereiken moeten alle moleculen/atomen in de buurt van dit absolute nulpunt ook stilstaan, anders zullen ze altijd botsen met de stilstaande moleculen en dan staan die dus niet meer stil. Anders gezegd, om het absolute nulpunt te bereiken moet het hele universum zelf ook in het absolute nulpunt verkeren.


31

Experiment De antwoorden hangen af van het vermogen van de dompelaar. Gebruik de formule

TcmQ

waarin: Q = de warmte in joule (J) m= de massa in kilogram (kg) c= de soortelijke warmte in Joule per kilogram per kelvin (J kg-1 K-1) ΔT = de temperatuurverandering in kelvin (K).

Beter isoleren.

24. Opgave warmteopslag: In figuur 11 is te zien hoe overtollige warmte in de zomer wordt opgeslagen in een zogenaamde aequifer om het in de winter te kunnen gebruiken om de kas of het huis te verwarmen. In onderstaand rekenvoorbeeld wordt uitgegaan van een opslagvat, gevuld met 128 m3 water (een klein zwembad!). Hoeveel warmte zou je hierin kunnen opslaan? Laten we er van uitgaan dat de temperatuur van het water stijgt van 10 °C naar 45 °C.

a) Zoek in Binas de soortelijke warmte van water op. b) Reken uit hoeveel warmte er nodig is om het water in het opslagvat te verwarmen van 10

°C naar 45 °C Stel dat je eenzelfde hoeveelheid water elektrisch zou moeten verwarmen. 1 kWh = 3,6 MJ en kost € 0,10.

c) Bereken hoeveel het minimaal kost om dit water zo te verwarmen. d) Leg uit waarom dit in de praktijk meer geld zou kosten.

Het opslagvat in de vorige opgave wordt ook verwarmd. De warmtecapaciteit van het vat bedraagt 32 MJ/K.

e) Bereken de warmte die het vat opneemt. f) Is dit verlies?

Antwoord

a. cwater=4,18 kJ/kgK b. Q = mcΔT=(128*103)*(4,18)*35= 18,7 GJ c. 18700/3,6=5200 kWh kost €520,- d. Er is geen rekening gehouden met de opwarming van het vat zelf en er is geen rekening

gehouden met warmteverliezen. e. 32*35=1120 MJ f. In feite niet want als de warmte in de winter aan het vat wordt onttrokken, komt deze

weer beschikbaar voor nuttige aanwending.

25. Experiment:

Antwoord Het zal blijken dat het zwarte potje het snelste afkoelt. Het spiegelende potje het langzaamst.


32

26. Warmtetransport bij een thermosfles: Een thermosfles dient voor het op temperatuur houden van een koude dan wel een warme vloeistof. Zo’n fles heeft een dubbele glazen wand, de ruimte ertussen is vacuüm gezogen en de binnenwand van de fles is voorzien van een spiegelend laagje. De buitenkant is gemaakt van stevig materiaal om te voorkomen dat de fles gemakkelijk breekt.

a) Waarom is de fles van glas gemaakt? b) Waartoe dient het vacuüm tussen beide wanden? c) Waarom is het glas spiegelend gemaakt?

Een klasgenoot heeft een thermosfles met melk meegenomen naar school. Tijdens de lunch pakt deze klasgenoot de thermosfles en zegt dan: ‘Dit is een prima thermosfles, na een paar uur voelt de fles nog lekker koud aan.’

d) Ben je het eens met je klasgenoot? Licht je antwoord toe. Antwoord

a. Glas is een slechte warmtegeleider. b. De ruimte tussen de glaswanden geleidt dan niet. c. Daardoor wordt warmtetransport door straling geminimaliseerd. d. De buitenkant van de thermosfles mag niet koud aanvoelen want dan vindt blijkbaar

warmtetransport naar binnen toe plaats.

27. Opgaven warmtetransport door een wand. Ga na dat W m-1 K-1 de eenheid van de geleidingscoëfficiënt is. Antwoord Bekijk de formule:

A TVP

d

In eenheden: [W] =[….]*[m2]*[K]*[m-1] dus de eenheid van λ is W/mK

28. afkoeling van een koperbuis met water In een koperbuis wordt heet water gedaan van 60 °C. De buis bevindt zich in een ruimte met een temperatuur van 20 °C. De koperbuis is 1,0 m lang en heeft een diameter van 1,2 cm. De dikte van het koper is 1,0 mm. We willen nu uitrekenen hoeveel warmte per seconde door het koper weglekt. Om dit voor elkaar te krijgen knippen we in gedachten de buis over de lengte open, slaan hem plat en nemen aan dat de aldus verkregen plaat een ruimte van 20 °C scheidt van een ruimte van 60 °C. Formule 3 kan dan gebruikt worden.

a) Reken nu de grootte van de warmtestroom uit in J/s. b) Koelt de buis af in seconden, in minuten, in uren of in dagen? Leg uit.

Antwoord

a. Gebruik de formule P= λA*TV/d. Hierin is: λ = 370 W/mK TV=60-20=40 K A=0,011*1,0 = 0,011 m2 d=0,001m Dus P = 370*0,011*40/0,001= 163 kJ/s = 163 kW. Als het temperatuurverschil met de omgeving nog maar 1 0C zou bedragen was die warmtestroom nog altijd zo’n 4 kW geweest.

b. Het water in de buis zal moeten afstaan: mcΔT=0,1 *4,18*40 = 17 kJ. Met een warmtestroom die ver boven de 17 kJ per seconde zit zolang de buis nog heet is zou dit


33

dus in veel minder dan 1 seconde moeten zijn gebeurd. Niet realistisch maar dat komt omdat de lucht om de buis heen in feite het warmtetransport tegengaat.

29. Opgave Glastuinbouw a) Zoek via google onder de treftermen glastuinbouw/innovatie of glastuinbouw/research of glastuinbouw/biotechnologie naar gebieden waaruit de vernieuwingen in de glastuinbouw blijken. b) Telers maken steeds meer gebruik van nieuwe technieken ten behoeve van duurzaamheid. Ga naar ►URL4, Bekijk de lijst van telers die een duurzaamheidscertificaat hebben gekregen. Bekijk welke glastuinbouw bedrijven en noteer welke maatregelen ze hebben genomen om de CO2-uitstoot te verminderen. Een glastuinder die trostomaten kweekt, wil een zo hoog mogelijke opbrengst aan tomaten. Daarbij wil hij de factoren die invloed hebben op de groei van de tomatenplant kunnen beïnvloeden. Noem tenminste vijf factoren die invloed hebben op de opbrengst van tomaten. Antwoord

a. Een treffer zou kunnen zijn: http://www.glaskracht.nl/open_gedeelte/themas/innovatie/stichting_innovatie_glastuinbouw_sign.php of http://documents.plant.wur.nl/wurglas/posters/Poster%2027_Kringloopkas.pdf Enkele gebieden zijn:

energie-efficiëntie gewasverbetering genetische modificatie bij ziektebestrijding.

b. Luchtvochtigheid, temperatuur, CO2-gehalte, licht en kunstmest.

30. Warmtetransport met een buizennetwerk

a) Leg uit waarom koelbuizen het beste bovenin de kas kunnen worden aangebracht. b) Leg uit hoeveel warmte door het koelwater moet worden afgevoerd per uur. c) Bereken hoeveel koelwater daar minstens voor nodig is. Het water kan dus 20 °C

stijgen. Per liter water kan dus hoeveel warmte worden opgeslagen? d) Door de leidingen mag niet meer dan 10 l/minuut stromen. Bereken hoeveel leidingen

er minstens moeten worden gelegd. e) Maak een schatting van de massa van dit kopernet. Bereken daartoe eerst de massa van

1 m koperbuis. f) Leg uit wat dit betekent en waarom de lengte van de koperbuis voor de kl-waarde niet

van belang is. g) Leg uit waardoor het water in het begin sneller opwarmt dan aan het eind.

Antwoord

a. Warme lucht stijgt op dus bovenin is de lucht het warmst. De warmte-uitwisseling is daar dus effectiever.

b. Er wordt 5 MJ elke seconde geleverd. Per uur is dat 5*3600 = 18 GJ. c. Q = m*c*∆T = 1*4,18*20 = 83,6 kJ. Er moet 18 GJ worden afgevoerd. Er moet dus per uur

minstens 18000000 / 83,6 = 215300 liter = 215 m3 water door de leidingen gevoerd worden. d. 215 m3 water per uur betekent 3,583 m3 per minuut. Dit zijn 3583 liter per minuut. Er zijn

dus minstens 359 leidingen nodig. e. oppervlakte van de mantel = omtrek buismantel * lengte buis = 3,14 * 1,4 (tussen 1,3 en

1,5 in) * 100 = 440 cm2. De mantel is 1,0 mm dik. De inhoud van het koper is dan 44 cm3. De dichtheid van koper bedraagt 8,4 g/cm3. Dus de massa = 44*8,4 =352 g. De totale lengte van de buis is 500*100 = 50000m. We hebben dus een kopermassa van 50000 * 0,352 = 17600 kg = 18 ton. Dat wordt een prijzige business!


34

f. De kl-waarde geeft aan hoeveel warmte per seconde wordt afgegeven door een buis met een lengte van 1 m per graad temperatuurverschil tussen binnen en buiten. De kl-waarde is een eigenschap van het materiaal waarvan de buis is gemaakt.

g. Er geldt P = kl * l * (Tin- Tuit) aangezien het temperatuurverschil steeds kleiner wordt gaat het transport ook steeds langzamer.

31. Opdracht Voor deze buis blijkt kl= 0,54 Wm-1K-1 te zijn. Gegevens van de buis: Lengte 1,00 m / binnendiameter 13 mm/Wanddikte 1,0 mm. Hoeveel tijd is er nu nodig voor het water in de buis om op te warmen van 10 °C tot 12 °C, er van uitgaande dat de buitentemperatuur 30 °C bedraagt Het antwoord verloopt in drie stappen (de drie stappen staan hieronder vermeld maar niet in de juiste volgorde): Berekenen hoeveel warmte per seconde door de buismantel stroomt. (P) Berekenen hoeveel seconden voor dit warmtetransport nodig is. (Q) Berekenen hoeveel warmte het water opneemt als het stijgt van 10 naar 12 °C. ( R )

a) Wat is de juiste volgorde? PQR / RQP / QPR / RPQ / PRQ / QRP? Geef alle juiste mogelijkheden.

b) Voer de berekening uit. Antwoord

a. Eerst moet de warmte berekend worden die het water opneemt als de temperatuur twee graden stijgt. Daarna wordt uitgerekend hoeveel warmte per seconde uit de buis stroomt. Met die twee gegevens kan dan t aantal seconden berekend nodig voor het warmte transport. Dus RPQ of PRQ

b. Stap I Hoeveel water zit er in de buis: inhoud cilinder = A*l = (3,14 * 0,65 * 0,65 = 1,327 cm2 )* 100 cm = 132,7 cm3. Dit betekent dus 132,7 g water. Het water staat dus aan warmte af: Q = mc∆T = 0,1327 * 4,18 * 2 = 1,109 kJ Stap II De verliesstroom door de mantel bedraagt P = kl * l * (Tin- Tuit) De k-waarde is 0,54 Wm-1K-1 Oppervlakte van de mantel = omtrek buismantel * lengte buis = 3,14 * 1,4 (tussen 1,3 en 1,5 in) * 100 = 448 cm2 = 0,04396 m2 (Tin- Tuit) =30 – 11 = 19 oC Dus P =0,54 * 19 = 10,3 W Er stroomt dus elke seconde 10,3 J door de buiswand. Stap III Elke seconde stroomt 10 J door de buiswand. In totaal moet 1,109 KJ wegstromen. Er zijn dus 1109/10,3 = 108 s nodig = 1 minuut en 48 seconden.

32. In het buizennet zit water van 10 °C dat op moet warmen tot 12 °C. Dit kost 108 s. Bereken

hoeveel warmte het water in het hele buizennet per seconde opneemt. Antwoord Q = m*c*∆T m = de massa van het water in de buis. In 1 m buis zat 132,7 g (zie boven). Dus m totaal = 50000*132,7=6635 kg.


35

Dit water neemt Q = m*c*∆T = 6635*4,18 *2 = 55469 kJ = 55 MJ op. Per seconde neemt het water dus 55,47/108 = 0,51 MJ op.

33. Leg uit hoe de kl verandert. Met welke factor zal dus de tijd veranderen die is berekend bij

vraag 31?

Antwoord De buiswand is 2x zo dun. Het warmtetransport zou (in theorie) 2x zo snel moeten gaan. Het oppervlak van elke buismantel afzonderlijk is gehalveerd. Maar er zijn 4 buizen nodig om de oorspronkelijke buis te vervangen. Het oppervlak is dus verdubbeld. In totaal wordt de benodigde tijd dus 4x zo klein.

34. Zoek op internet de firma Fiwihex en leg uit op welk beginsel dit principe is gebaseerd.

Antwoord De werking van de warmtewisselaar is gebaseerd op de warmteoverdracht van lucht aan dunne draden (Ø0.1 mm) die geweven zijn rond watervoerende capillairen. Daarmee wordt het oppervlak waarover warmte kan worden overgedragen sterk vergroot. Dit lost het probleem op dat er teveel tijd nodig is voor warmteoverdracht in normale koperen buizen. Zie ook: http://www.fiwihex.nl/index.html


35. Opdracht Dit is een ‘doe’-opdracht, dus geen antwoord.

36. Vraag: chlorofyl


36

Bekijk BINAS tabel 67 D. a. Op welk molecuul lijkt chlorofyl? b. Wat zijn twee duidelijke verschillen? c. Wat zal je zien als een plant een tekort heeft aan magnesium? Antwoord a. Heem. b. Heem heeft een Fe ion waar chlorofyl een Mg ion heeft; Chlorofyl heeft een alifatische

zijketen (waarmee het molecuul in het thylakoidmembraan kan worden verankerd). c. Dan kan de plant geen chlorofyl meer maken en wordt de plant niet meer groen.

37. Vraag: golflengten Welke golflengten worden vooral geabsorbeerd door:

Chlorofyl-a

Chlorofyl-b

Carotenoiden Antwoord Chlorofyl-a rond de 425 nm en 675 nm. Chlorofyl-b rond de 460 nm en 640 nm. Carotenoiden rond 455 nm en 485 nm.

38. Vraag Bekijk de structuur van chlorofyl in figuur 25. Welk verschil in molecuulstructuur bepaalt dat het absorptiespectrum van chlorofyl a en b verschilt? Antwoord Chlorofyl-a absorbeert de kortste golflengte en dat kost dus de meeste energie.

39. Vraag a) Welke kleur licht wordt vooral geabsorbeerd door PS I en II? b) In welk fotosysteem wordt voor het aanslaan van de elektronen de meeste energie

geabsorbeerd? Leg je antwoord uit. Antwoord a. Het fotosynthetisch ‘actieve’ deel van het spectrum l voor planten en eukaryote algen ligt

tussen de 400 en 700 nm. Straling onder de 400 en boven de 700 nm wordt wel gebruikt maar met veel minder efficiëntie. De twee fotosystemen absorberen straling verschillend. Dit verschil hang ook van de plantensoort af. Niet-groene algen hebben andere fotosynthetische pigmenten en de mate waarin het gebruik van de fotosystemen verschilt hangt van de algensoort af. In hogere planten en groen algen absorbeert fotosysteem II golflengten onder 530 nm beter dan fotosysteem I, terwijl fotosysteem I golflengten boven de 690 nm beter absorbeert dan fotosysteem II.

b. Het (eenvoudige) antwoord is fotosysteem II. Het speciale reactie centrum chlorofyl van fotosysteem II is P680 en is zo genoemd omdat het een absorptiemaximum heeft bij 680 nm. Voor fotosysteem I is dit P700 omdat het een absorptiemaximum heeft van 700 nm. De reactiecentra chlorofyl worden geoxideerd tijdens fotosynthese en het resultaat is elektronentransport. Vereenvoudigd kan gesteld worden dat een hoeveelheid energie die een 680 nm quantum heeft, nodig is om P680 te oxideren. Dit geldt op dezelfde manier voor een 700 nm quantum en P700. De hoeveelheid energie van een quantum is omgekeerd evenredig met de golflengte. Dus heeft een 680 nm quantum meer energie dan een 700 nm quantum. Er is dus meer energie nodig voor het elektronentransport bij PSII.

40. Vraag


37

Bekijk BINAS tabel 69B. In figuur 30 staan de reacties in PS II en PS I. Waar is het lumen van de thylakoïde in deze tekening, onder of boven de thylakoïdmembraan? Waarom? Antwoord Zuurstofvorming vindt plaats in het lumen en NADP reductie in het stroma van de thylakoïdmembraan.

41. Opdracht Dit is een ‘doe’-opdracht, dus geen antwoord.

42. Vraag a. In opdracht 5.2 heb je uitgezocht wat de CO2 uitstoot was van jullie vlucht naar Amerika. Als je uitgaat van de Calvincyclus, hoeveel keer moet deze dan doorlopen worden wil je al de uitgestoten CO2 gecompenseerd hebben? b. En hoeveel ATP is daar dan voor nodig? c. En hoeveel NADPH is daar dan voor nodig? d. En hoeveel fotonen zijn daar dan voor nodig? e. Als er uitsluitend fotonen van 680 nm geabsorbeerd worden, hoe lang moet de zon dan schijnen om de energie te leveren die jouw CO2 uitstoot kan compenseren? Antwoord a. Als je uit gaat van 2000 kg CO2 (zie opgave 5.2), dan moet je uitrekenen hoeveel moleculen CO2

ingebouwd moeten worden. Per Calvin cyclus wordt er één molecuul CO2 ingebouwd. In 2000 kg zit 2.000.000/40 (molgewicht CO2) = 50.000 mol CO2. Dat moet worden ingebouwd, dus moet de Calvin cyclus 50.000 x 6,02*1023 = 3,01*1028 maal doorlopen worden om je uitstoot te corrigeren.

b. Het inbouwen van één molecuul CO2 kost twee ATP (zie figuur 33), dus kost het compenseren van de uitstoot 2 x 3,01*1028 = 6,02*1028 moleculen ATP.

c. Het inbouwen van één molecuul CO2 kost één NADPH (zie figuur 33), dus kost het compenseren van de uitstoot 1 x 3,01*1028 = 3,01*1028 moleculen NADPH.

d. Het invangen van vier fotonen levert één molecuul NADPH op en er worden zes H+ verpompt over het membraan. Vervolgens kost het drie H+ om één ATP te maken in het ATP-synthase complex. Zes H+ levert dus twee ATP. Twee ATP en één NADPH zijn precies wat nodig is voor het inbouwen van één molecuul CO2 (zie figuur 33). Elke stap kost dus vier fotonen, dus kost het compenseren van de uitstoot 4 x 3,01*1028 = 12,04*1028 fotonen.

e. De volgende stappen zijn nodig om dit te berekenen: De energie van een foton van 680 nm is volgens Binas:

Jhc

Ef19

9

834

1093,210680

100,31063,6

. Je hebt (zie d.) 12,04*1028 van die fotonen

nodig, hetgeen een totale energie vertegenwoordigt van 3,52*1010 Joules. Volgens Binas schijnt de zon met een vermogen van 0,390*1027W (dus 0,390*1027 J/s). De zon moet dan dus 3,52*1010/0,390*1027 = 9,03*10-17s schijnen om de energie te leveren die nodig is voor compensatie van de CO2 uitstoot. Let wel: Deze beredenering is eigenlijk niet juist, omdat het hier gaat om de totale hoeveelheid energie. Je zou een statistische verdeling nodig hebben hoe vaak de zon een foton van 680 nm uitstraalt om tot een beter passend antwoord te komen. Ook kan er gerekend worden met het op de aarde vallende vermogen van de zon (de schrijver neemt aan de het uitgestraalde vermogen van de zon volgens Binas gegeven is over het totale boloppervlak van de zon), wat de vraag een stap dichter bij de realiteit zou brengen.


38


43. Vraag a) Verklaar het waargenomen fenomeen. Gebruik in de verklaring de woorden

molecuul, energie en golflengte. b) Is er verschil in reactie op het licht tussen het door de lamp direct aangelichte deel

van de pot en het niet direct aangelichte deel (de achterzijde) van de pot?


39

c) Kun je bovenstaande waarneming verklaren als je denkt aan caroteen en xanthofiel? Antwoord Een acetonextract bevat naast chlorofyl A en B ook andere typen fotosynthetische pigmenten zoals carotenoïden (carotenen, xanthophyl etc). Chlorofyl maakt het extract groen omdat zij rood (600-700 nm) en blauw (350-480 nm) licht absorberen waardoor het zichtbare licht groen lijkt (mensen zien niets onder de 400 nm, insecten en vogels wel!). Carotenoïden absorberen ook in het blauwe gebied van minder dan 350 nm tot ongeveer 500 nm. Verschillende golflengten corresponderen met fotonen met een verschillende energie. De energie van een foton is: E=h.ν ν (nu) is het symbool voor de frequentie. Deze vergelijking wordt veelal geschreven als: E=h.f Met H als de constante van Planck (6.63 x 10-34 Js) en de stralingsfrequentie kan worden berekend met: C-f.λ Waarin C de lichtsnelheid is (3 x 108 m/s in vacuüm) en λ de golflengte. Een foton met een golflengte van 700 nm heeft een energie van 2.7 x 10-19 J en een foton met een golflengte van 400 nm zal een energie hebben van 5.0 x 10-19 J. De chlorofyloplossing (met daarin de carotenoïden absorbeert bepaalde golflengten van “wit” licht dat resulteert in de ‘sensatie’ van kleur (groen als blauw en rood wordt geabsorbeerd). De straling die wordt weggenomen is dus geabsorbeerd door chlorofyl (en carotenoïden) omdat deze golflengten de juiste energie hebben om een elektron in de buitenste (=hoogste energie) moleculaire orbitaal van het molecuul naar een hoger energie-orbitaal. Hierdoor wordt het molecuul geëxciteerd (aangeslagen), m.a.w. het molecuul heeft meer energie dan de grondstaat van het molecuul. Chlorofyl in oplossing is lichtgevoelig als gevolg van fotofysische processen die een gevolg zijn van de aangeslagen toestand waarin het molecuul verkeert en het effect dat dit heeft op moleculair zuurstof. Worden de chlorofylmoleculen lang genoeg aan (fel) licht blootgesteld dan worden ze ‘gebleekt’ (photobleaching!) door aangeslagen moleculair zuurstof dat gevormd wordt door de interactie met het aangeslagen chlorofyl. De resulterende oplossing is geel omdat de carotenoïden resistenter zijn voor ‘photobleaching’ omdat ze blauw licht absorberen waardoor een sensatie van een gele kleur ontstaat.

44. Vraag a) Wat is het verschil tussen het spectrum van aceton en dat van het

aceton/bladgroenextract? b) Welke kleuren worden (het sterkst) geabsorbeerd door het

aceton/bladgroenextract? Verklaar je waarnemingen. Antwoord a. Aceton wordt als kleurloos gezien en absorbeert geen licht in het zichtbare gebied. Het is het

oplosmiddel en het is meestal handig dat het geen licht absorbeert. b. Het verschil tussen aceton en het aceton/bladgroenextract is het meest duidelijk in de blauwe

en rode gebieden van het spectrum (350-500 nm, nabij UV, het menselijk oog ziet licht vanaf ongeveer 400 nm, en 600-700 nm, rood). Een aardige manier om een en ander te illustreren is gebruik te maken van het ‘kleurenblok’ in een tekenprogramma en dan de RGB kleuren te veranderen. Dit kan o.a. in powerpoint.

45. Vraag Uit hoeveel en uit welke bladgroenpigmenten bestaat het chromatogram?

Antwoord Verwacht kan worden:


40

twee groene banden (chlorofyl a en b) en; drie geel/oranje banden (luteine, β-caroteen en neoxanthine).

Een en ander is wat variabel en hangt af van de kwaliteit van het extract, leeftijd bladmateriaal en de concentratie van de pigmenten. Ook kan de wijze waarop het chromatogram geladen is van invloed zijn.


41


46. Vraag: pyrodruivenzuur en NADH.H+ uit glucose a Hoeveel moleculen pyrodruivenzuur worden er gevormd uit één molecuul glucose? b Hoeveel NADH.H+ wordt er gevormd vanuit één molecuul glucose? Antwoord De glycolyse tot pyrodruivenzuur levert: 2 NADH/H+ → 6 ATP

+ 2 ATP van pyrodruivenzuur naar acetylCoA: 2 NADH/H+ → 6 ATP

citroenzuurcylus: 6 NADH/H+ → 18 ATP

+ 2 GTP → 2 ATP + 2 FADH2 → 4 ATP totaal: 38 ATP

(opmerking: in veel cellen gaat de overstap van NADH/H+ naar het mitochondrium via FADH2 en dat levert dan 2 ATP minder op. Deze cijfers zijn bovendien niet exact: NADH/H+ levert niet precies 3 ATP, FADH2 niet precies 2 ATP.). Zonder zuurstof kan alleen de glycolyse tot pyrodruivenzuur verlopen, en dat levert maar 2 ATP op.

47. Vraag: vergisting Als er geen zuurstof aanwezig is, wordt pyrodruivenzuur vergist. Dat gebeurt bijvoorbeeld bij de vergisting van druiven, en levert alcohol op. Als er in jouw spieren niet genoeg zuurstof is voor de inspanning die je levert, wordt pyrodruivenzuur ook vergist, maar nu niet tot alcohol maar tot melkzuur. Zoek deze gistingsprocessen op in BINAS tabel 68B. De vergistingstap levert geen energie meer op. Wat leveren deze reacties wel op? Waarom gebeurt deze reactie? Antwoord De gistingsstap zorgt ervoor dat NADH/H+ wordt omgezet in NAD+. Als NAD+ op zou raken stopt ook de glycolyse, omdat in de glycolyse NAD+ moet reageren tot NADH/H+. En de glycolyse is nodig om, ook zonder zuurstof, ATP te leveren.


42


48. Vraag: schrijf de algemene reactie uit voor de vorming van triglyceriden uit glycerol en vetzuren


43


49. Vraag Het belangrijkste bestanddeel van aardgas is methaan. a. Wat is de reactievergelijking van de verbranding van koolstof? b. Diesel is geen zuivere stof maar een mengsel van moleculen van ongeveer gelijke grootte. Een belangrijk deel. Antwoord

a. C + O2 > CO2

b. 2 C14H30 + 43 O2 > 28 CO2 + 30 H2O

50. Vraag Bij de verbranding in cellen van organismen wordt uitgegaan van glucose. a. Schrijf de reactievergelijking van deze verbranding op. Benzine bestaat voornamelijk uit het heptaan: C7H16, een alkaan. Een bijna vergelijkbaar alkaan is hexaan: C6H14. b. Schrijf ook hiervan de verbrandingsreactie op. Een verbrandingsmotor kan niet lopen op glucose. c. Waarom is glucose niet zo’n goede brandstof als benzine?

Antwoord a. C6H12O6 + 6 O2 > 6 CO2 + 6 H2O b. 2 C6H14 + 19 O2 > 12 CO2 + 14 H2O c. Glucose is niet zo’n goede brandstof omdat voor een explosiemotor de brandstof in de

dampfase moet zijn. Maar glucose verbrandt al bij temperaturen waarbij de stof nog in de vaste fase is.

51. Vraag

Aardolie is de belangrijkste fossiele brandstof. Op dit moment wordt er jaarlijks 4,4 x 109 m3 olie per jaar gebruikt. De aanmaak van aardolie gebeurde met ongeveer 15.000 m3 per jaar. Hoeveel jaren productie waren er ongeveer nodig om de olie te leveren voor één hedendaags gebruiksjaar? Antwoord 4,4*109/15000 = 3*105 jaar

52. Opdracht Bekijk de videofi lm op de volgende website: ►URL5. Waar dient de ‘Lye’ voor waarvan sprake is in de fi lm? Antwoord Lye is loog. Dit heeft als functie het katalyseren van het proces.


44


53. Vraag a) Geef het reactieschema van de omzetting van zonnebloemolie in biodiesel b) Hoe wordt deze reactie ook wel genoemd? c) Welke rol spelen NaOH en methanol in deze reactie d) Waarom voeg je magnesium sulfaat toe? e) Hoeveel biodiesel kun je maken uit een liter zonnebloemolie? Stel dat je evenveel biodiesel uit algenolie zou verkrijgen. f) Hoeveel algenolie heb je nodig om je reis naar Amerika te kunnen vergoeden? g) Hoeveel biomassa is dat?

Antwoord a.

triglyceride methanol glycerol methylesters:biodiesel

b. Omestering c. Methanol is nodig voor het omesteren. NaOH is een katalysator. d. Magnesiumsulfaat wordt toegevoegd om de biodiesel te drogen, oftewel om water te

verwijderen dat, al dan niet als kristalwater, voor kan komen. e. Zonnebloemolie heeft ongeveer de volgende samenstelling aan vetzuren: 8% C16

(palmitinezuur); 7% C18 (stearinezuur); 20% C18:1 (oliezuur) en 65% C18:2 (linolzuur), maar kan tamelijk sterk variëren (zie http://en.wikipedia.org/wiki/Sunflower_oil). Het dichtheid van zonnebloemolie is 917 g.l-1. Het molgewicht van zonnebloemolie is als volgt berekend:

gehalte molmassa

aandeel in molmassa

palmitinezuur 0.08 256 20.48 stearinezuur 0.07 284 19.88 oliezuur 0.2 282 56.4 linolzuur 0.65 280 182 gemiddeld mol gewicht 278.76 glycerol 92 zonnebloemolie 928.28 Gemakshalve kan dus gesteld worden dat 1 liter zonnebloemolie overeenkomt met 1 mol. Bij omesteren wordt de glycerolgroep vervangen door drie methylgroepen. Een methylgroep heeft een molmassa van 15. Er wordt dan dus 917 (molmassa zonnebloemolie) – 92 (molmassa glycerol) + 3x15 (molmassa methylgroepen) = 870 gram biodiesel gemaakt uitgaande van een efficiëntie van 100 %.

f. Zie het antwoord op opdracht 5.2. We gaan er gemakshalve van uit dat een vliegtuig dan ook op diesel kan vliegen.


45

Molmassa biodiesel: 293 g/mol (278 + 15). Er was 1.087 kmol kerosine nodig. Kerosine is een C13 verbinding. Biodiesel is (afgerond) een C18 verbinding. Er is dus 13/18*1.087= 0.78 kmol diesel nodig. Dit is 228.5 kg.

g. Voor 1 liter olie 3.3 liter biomassa nodig. Er is dus 3.3*228.5 = 754.2 liter biomassa nodig. Een liter algen zal ongeveer 0.95 kg wegen. Dit is zo’n 715 kg aan biomassa.


46

11. Toetsing In deze module zijn meerdere toetsmomenten opgenomen. Er zijn drie toetsen die testen of de leerlingen de theoretische achtergrond onder de knie hebben. Daarnaast wordt het praktische werk beoordeeld en er is nog een ontwerpopdracht.

Toetsen De toetsvragen voor de drie theoretische toetsen zijn aan het einde van dit hoofdstuk te vinden op aparte pagina’s, tezamen met de antwoorden. Uit de gegeven vragen kan een keuze gemaakt worden om de kennis van de leerlingen te toetsen. Het gaat om de volgende toetsen: Toets A over koolstofdioxydeproductie en –compensatie, met een vraag over de

groei van kroos. Toets B over energie en warmte. Toets C over fotosynthese. Aparte toetsvragen over groeimodellen.

Afhankelijk van of hoofdstuk 10 bij onderdeel A aan bod komt of later, kunnen deze vragen aan een van de andere toetsen worden toegevoegd, of als aparte toets fungeren.

Praktische opdrachten De praktische opdrachten worden beoordeeld op uitvoering, analyse, resultaatverwerking en presentatie. Omdat de tijd best krap is, worden de leerlingen niet geacht een verslag te maken, maar een goed meetrapport. In dit meetrapport moeten alle essentiële data overzichtelijk opgenomen zijn. Dit is ter beoordeling van de docent/practicumbegeleider.

Eindopdracht Bij de eindopdracht doorlopen de leerlingen het hele proces van onderzoek. De verschillende fasen worden apart beoordeeld. Bijgaand een matrix van punten waarop gelet zou kunnen worden bij de uitvoering van het experiment. Deze matrix zou ook aan de leerlingen uitgedeeld kunnen worden.


47

Theoretische voorbereiding

Onderzoeksvraag opstellen Hoe gaat het antwoord op de vraag er uit zien?

Variabelen benoemen

Afhankelijke variabele

Instrumentele variabele

controlevariabelen

Omschrijven van meetproces

Opstelling?

Steekproef?

……………….

Hypothese stellen Wat moet het experiment aan data opleveren?

Problemen in kaart brengen Waar liggen de moeilijkheden van het onderzoek?

Planning maken

Welke taken?

Door wie?

Wanneer?

Praktische voorbereiding

Lijst benodigdheden Zijn de spullen aanwezig?

Controlevariabelen bepalen Kan later de proef herhaald worden onder zelfde condities?

Zijn niet te kwantificeren omgevingsinvloeden minimaal?

Bereik en nauwkeurigheid meetinstrumenten

Hoe nauwkeurig zijn de meetinstrumenten? (in%)

Vallen de te verwachten resultaten binnen het meetbereik?

Klaarmaken tabellen Zijn er voldoende kolommen /rijen


48

Uitvoering van de metingen

proefdraaien

Verlopen de metingen snel?

Verlopen de metingen routinematig?

Gaan de metingen voldoende bruikbare data opleveren?

Opruimen spullen Zou je moeder tevreden zijn?

verslaglegging

Verwerking meetresultaten Grafische weergave?

Onderzoek betrouwbaarheid

Toevallige afwijkingen?

Systematische afwijkingen?

Beantwoorden onderzoeksvraag

Hoe luidt het antwoord op de onderzoeksvraag?

Is dat in overeenstemming met hypothese?

Evaluatie Hoe groot is de validiteit van de conclusies?

Kan het onderzoek beter?


49

Toets deel A: CO2-productie en –compensatie, groei van eendenkroos Een verre reis Je besluit met drie vrienden naar Zuid-Frankrijk te gaan (1450 km). Voor een vakantie in Zuid-Frankrijk is het mogelijk om per auto te reizen of met het vliegtuig te gaan. Drie vragen komen op naar aanleiding van dit dilemma: Wat kost het meeste geld? Wat kost de meeste energie? Wat veroorzaakt de grootste CO2-uitstoot? Om antwoord te krijgen worden relevante gegevens verzameld. Gegevens

a. Bereken hoeveel brandstof een Boeiing verbruikt voor een reis heen en terug naar Zuid-Frankrijk.

Vaak wordt gewerkt met het begrip reizigerskilometer. Bijvoorbeeld: als 10 passagiers 1000 km afleggen in een bus, zijn er 10.000 reizigerskilometers gemaakt.

b. Leg uit hoeveel MJ/reizigerskilometer de reis naar Zuid-Frankrijk kost per vliegtuig en per auto.

c. Bij de verbranding van 1 ton kerosine komt ongeveer 3 ton CO2 vrij. Bereken de CO2-uitstoot per reizigerskilometer.

d. Geef de reactievergelijking van de volledige verbranding van C7H16. e. Bereken hoeveel CO2 er vrij komt bij de volledige verbranding van 1 liter benzine.

Als de motor niet goed is afgesteld vindt er onvolledige verbranding plaats.

f. Komt er bij onvolledige verbranding meer of minder CO2 per liter vrij? g. Leidt in dat geval de tocht naar Frankrijk tot een grotere CO2-uitstoot? Leg uit.

Voor de beantwoording van de vraag of de tocht met het vliegtuig tot meer of minder uitstoot van CO2 leidt, gaan we uit van volledige verbranding van de brandstof en wordt van verdere complicerende factoren afgezien. Om de vergelijking te kunnen maken, moet worden berekend hoeveel CO2 vrijkomt voor deze reis per passagier.

h. Bereken de CO2 – uitstoot per reizigerskilometer voor een autoreis heen en terug met vier personen naar Zuid-Frankrijk.

i. Wat is beter voor het milieu: de auto of het vliegtuig? Leg uit. Klimaatcompensatie door boomaanplant Op internet kun je voor een bedrag rond de 30 euro een vliegreis naar New York voor CO2-uitstoot laten compenseren. Firma’s als Trees for All planten voor dit bedrag dan

Een Boeiing 747 heeft een fuel-flow van 10 ton/uur. Het vliegtuig kan 500 passagiers vervoeren en heeft een kruissnelheid van 900 km/uur. De verbrandingswaarde van kerosine bedraagt 40 MJ/kg. Kerosine is een mengsel van koolwaterstoffen met gemiddeld de molaire massa van C13H28. De kosten van een retourtje bedragen € 350,-

Benzine is een mengsel van verschillende koolwaterstoffen en heeft een molaire massa die overeenkomt met C7H16. De dichtheid van benzine is 0,72 kg/liter. De auto die ter beschikking staat rijdt 1:15. Dit houdt in dat je met een liter 15 km kunt afleggen. De kosten van benzine bedragen €1,50 per liter. De verbrandingswaarde van benzine bedraagt 32 MJ/liter.


50

zo’n 150 bomen in ontwikkelingslanden. Daarbij wordt er van uitgegaan dat een boom na 50 jaar ongeveer 1 ton heeft vastgelegd. De fotosynthese levert bij een boom in de tropen die de ruimte krijgt, ongeveer 10 kg droge massa per m2 per jaar.

a. Geef de netto-reactievergelijking van de fotosynthese. b. Bereken hoeveel CO2 nodig is om bij de fotosynthese 10 kg aan koolwaterstoffen

te produceren. c. Maak een schatting van het oppervlak wat een volwassen boom inneemt. d. Bereken hiermee hoeveel droge massa de gemiddelde boom in 50 jaar

produceert. Verwaarloos daarbij het feit dat het een tijd duurt voordat de boom volwassen is.

e. Welke voorzorgsmaatregelen zou Trees for All moeten nemen om te zorgen voor echte compensatie voor CO2-uitstoot?

Groei van eendenkroos Eendenkroos kweken kan minstens zoveel opleveren aan biomassa als de aanplant van bomen. Nodig is dan een kroosveld waar regelmatig wordt geoogst. Drogen van het kroos en vervolgens verbranden ten behoeve van elektriciteitsopwekking vormt een wezenlijk bijdrage aan CO2-compensatie.

a. Leg dit uit. Er komt toch CO2 vrij bij de verbranding? Om inzicht te krijgen in de te verwachten opbrengst laat men het kroos een tijdlang groeien waarbij het oppervlak van kroosveld regelmatig wordt gefotografeerd. Aan de hand hiervan kan men vast stellen hoe de hoeveelheid kroos zich ontwikkelt. In onderstaande grafiek zijn de meetresultaten weergegeven.

b. Verklaar de vorm van de curve. Een dergelijk groeiproces wordt gekarakteriseerd m.b.v. de volgende formule:

)1(E

mcm

dt

dm

Hierin is m de massa van het kroos, c is een groeifactor en E = de maximale hoeveelheid kroos die het kroosveld kan bevatten.

c. Bepaal m.b.v. de grafiek op het antwoordblad de waarde van dm/dt na 3 dagen en na 6 dagen.

groei van kroos

0

100

200

300

400

500

600

700

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

tijd (dag)

ho

evee

lhei

d k

roo

s (k

g)

Reeks1


51

d. Als m in de buurt van E komt stopt het kroos met groeien. Leg dit uit aan de hand van de formule.

e. Leg uit hoe groot de waarde van E moet zijn. Men voert een kleine starthoeveelheid kroos aan het wateroppervlak toe. Als er eenmaal een flinke hoeveelheid kroos is gevormd, rijst de vraag wanneer er geoogst moet gaan worden en hoeveel er dan onttrokken moet worden. Een manier om het kroos te oogsten is te wachten totdat het veld helemaal vol ligt met kroos en dan het veld helemaal leeg te halen. Daarna kan het proces herhaald worden.

f. Als het groeiseizoen ongeveer 100 dagen duurt, hoeveel kg kroos kan dan totaal worden geoogst?

Een andere manier is om dagelijks een kleinere hoeveelheid kroos te onttrekken op zo’n manier dat de hoeveelheid kroos in de vijver van dag op dag hetzelfde blijft.

g. Leg uit op welke dag men in dat geval moet beginnen met oogsten om zoveel mogelijk kroos te kunnen oogsten.

h. Bepaal m.b.v. de grafiek hoeveel kroos op die wijze gedurende een groeiseizoen van 100 dagen bij benadering kan worden geoogst.


52

Antwoorden bij toets deel A Een verre reis

a. Het reizen duurt dus 2900/900 = 3,22 uur. Met 10 ton/uur wordt er dus 32,2 ton kerosine verbruikt.

b. Er worden 500*2900 km afgelegd =1450000 reizigerskm. 32,2 ton kerosine=32200 kg kerosine/1450000 reizigerskm= 0,0222 kg/reizigerskm. Verbrandingswaarde 40 MJ/kg dus 40*0,0222 MJ/kg*kg/reizigerskm. = 8,88 MJ/reizigerskm. Voor de auto geldt: 4*2900 = 11600 reizigerskm. 2900 km/15 l/km= 193,3 liter nodig Met 32 MJ/liter houdt dit in 32*193,3 = 6187 MJ nodig voor de reis heen en terug Per reizigerkm is dat dan: 6187/11600 =0,533 MJ/reizigerskm.

c. 32,2 ton kerosine* 3 =96,6 ton CO2. Per reizigerskm is dit dus 96600/1450000=0,067kg.=67 gram.

d. C7H16 + 11 O2 > 7 CO2 + 8 H2O e. 1 liter benzine * 0,72 kg/liter = 0,72 kg.

Molaire massa van benzine : 100g/mol dus 7,2 mol benzine. Dit geeft 7*7,2 = 50,4 mol CO2, dwz 50,4*44=2218 gram CO2= 2,2 kg.

f. Minder CO2 want de verbranding was onvolledig. Bij verdere verbranding zou de rest vrijkomen.

g. De reis naar Frankrijk gaat nu meer energie kosten. Uiteindelijk zal dus meer CO2 vrijkomen.

h. Bij een liter komt 2218 gram vrij en daarmee kunnen 4*15 reizigerskm worden afgelegd. Dus 2218/60=37 g/reizigerkm.

i. Met 4 personen is de auto ongeveer 2x minder slecht voor het milieu. Klimaatcompensatie door boomaanplant

a. 6 CO2 + 6 H2O > C6H12O6 + 6 O2 b. Molaire massa van glucose = 186 g/mol. Dus 10 kg komt overeen met

10000/186=53,76 mol. Daarvoor zijn dus 6*53,76 mol CO2 nodig d.w.z. 322,5 mol. Dit komt overeen met 322,5*44 = 14,2 kg CO2.

c. Neem aan dat de kruin ongeveer 7 m in doorsnee is. Dan is een goede schatting voor het oppervlak dus 50 m2.

d. 10 kg/m2*50m2 = 500 kg per jaar. In 50 jaar levert dat 25 ton op. Het overgrote deel van de massa die door fotosynthese is geproduceerd, is in die 50 jaar dus verloren gegaan.

e. Jaarlijks de blaadjes verzamelen, na kap zorgen dat het hout een goede bestemming krijgt en tenslotte zorgen dat de biomassa die uiteindelijk vrij komt ten goede komt aan de energievoorziening.

Groei van eendenkroos a. Verbranding van kroos is CO2-neutraal. Er vindt wel uitstoot plaats maar die is

eerder uit de lucht gehaald. b. Aanvankelijk kan het kroos vrij groeien. Maar gaandeweg gaat de begrenzing van

de ruimte een grotere rol spelen. Na 8 dagen is het veld helemaal vol gegroeid. De groei komt nu tot stilstand en de krooshoeveelheid is constant geworden (630 kg).

c. Raaklijn trekken. Deze gaat door de punten (2,0 dag, 0 kg) en (8,0 dag, 500 kg). Dus dm/dt = 500 kg/6 dag = 83 kg/dag. En op t = 6 dag: De raaklijn gaat door de punten (1,0dag,0kg) en (7,0 dag, 650 kg) Dus dm/dt = 650 kg/6 dag = 108 kg/dag.

d. Als m ongeveer gelijk is aan E wordt m/E ongeveer 1 en dm/dt dus 0. e. E is dus ongeveer 630 kg want dan is de groei 0.


53

f. In dat geval kan er dus elke 8 dagen 630 kg geoogst worden. Tijdens een groeiseizoen kan de cyclus ongeveer 12,5 x herhaald worden. Dus dat levert 630 kg * 12,5 = 7875 kg = 7,8 ton op.

g. De toename per dag is het grootst op t = 4,4 dag. Dan loopt de grafiek het steilst. h. De raaklijn op t = 4,4 dag gaat door de punten (3 dag, 0 kg) en (6 dag, 650 kg).

Dus de dagelijkse oogst is 650 kg/3 dag =217 kg/dag. Dit kan 100 x herhaald worden en de vijver levert dus op: 22 ton. Ongeveer drie x zoveel als bij de andere oogstmethode.


54

Antwoordblad bij opgave: groei van eendenkroos Naam…………………………..

groei van kroos

0

100

200

300

400

500

600

700

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

tijd (dag)

ho

evee

lhei

d k

roo

s (k

g)

Reeks1


55

Toets deel B: energie en warmte De gesloten kas De glastuinbouw biedt grote mogelijkheden om iets te doen aan het broeikaseffect. Daarbij gaat het om biomassa en warmte.

a. Leg dit uit.

In een gesloten kas kan de jaarlijkse opbrengst aan biomassa per m2 ten gevolge van fotosynthese tot een hoogte worden opgevoerd die ver ligt boven de mogelijke opbrengst buiten de kas.

b. Geef twee redenen voor dit verschijnsel. c. Beschrijf hoe de gesloten kas netto energie zou kunnen leveren.

Om een broeikas in de zomer af te koelen, zou gebruik gemaakt kunnen worden van een koelsysteem waarbij koud water, stromend door koperen buizen, warmte onttrekt aan de ruimte.

d. Leg uit waarom koperen buizen dan het meest geschikt zijn. Bij berekeningen blijkt dat een groot leidingennet van koperbuizen geen geschikt instrument is om warmte af te voeren uit een gesloten kas in de zomer. Voor de gemiddelde tuinbouwkas zouden al gauw vele tonnen koper nodig zijn. De firma Fiwihex heeft echter een warmtewisselaar op de markt gebracht met veel geringere afmetingen. Zie figuren 1 en 2. Figuur 1 Figuur 2 Het principe van deze warmtewisselaar is dat er heel dunne buisjes worden gebruikt om het koelwater doorheen te laten lopen. Zie figuren 3 en 4. Figuur 3 Figuur 4


56

De buisjes zijn ingevlochten in matjes waar ook zeer dunne koperdraden zijn ingeweven (zie figuren 3 en 4). De warmtewisselaar (figuur 2) beschikt over een ventilator die lucht aanzuigt en tussen de matjes door blaast.

e. Leg uit waarom de matjes doorvlochten zijn met dunne koperdraden. f. Voor een goed warmtetransport zijn vier smalle buisjes met inhoud V beter dan

een bredere buis met inhoud 4V. Leg dit uit. g. Als er lucht langs de koperen buisjes wordt geblazen, verbetert het

warmtetransport. Leg dit uit. De warmtewisselaars van Fiwihex hebben een koelvermogen van 25 kW. Ze worden toegepast in grote tuinkassen (zie figuur 1). Deze kunnen een oppervlak hebben van 1 ha. Op een zonnige dag kan de warmtetoevoer van de zon oplopen tot 650 W/m2.

h. Bereken hoeveel warmtewisselaars hier tenminste nodig zijn. Een experiment met warmtegeleiding Om de eigenschappen van de warmtegeleiding te onderzoeken wordt een koperen buis gevuld met heet water en wordt gekeken naar de afkoeling van de buis. Voor dit proces geldt de zogenaamde afkoelingswet van Newton:

TVcdt

dTVA *

a. Hoe luidt deze wet in woorden? b. Wat is de betekenis van de gebruikte symbolen en welke grootheden stellen ze

voor? c. Wat is de eenheid van het linkerlid van de vergelijking? d. Wat is de eenheid van de constante cA?

Het experiment wordt opgezet. Eerst wordt de omgevingstemperatuur vastgesteld. Deze blijkt 21 oC te zijn. Men registreert de temperatuur in de buis om de 2 minuten. De resultaten staan in de grafiek hieronder.


57

e. Bepaal m.b.v. de grafiek op het antwoordblad de waarde van de grootheid dTV/dt op het tijdstip 0.

f. Bepaal m.b.v. de grafiek en het antwoord bij vraag e de waarde van de afkoelconstante cA van de buis.

afkoeling

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

tijd(min.)

Tem

per

atu

ur

(C)


58

Antwoorden bij toets deel B

De gesloten kas

a. De kas biedt de volgende twee mogelijkheden: Productie van biomassa waarmee uitstoot van CO2 kan worden

gecompenseerd. Energieproductie door warmte in de zomer op te slaan voor gebruik in de

winter. Mogelijk kan er behalve de kas zelf warmte aan woningen worden geleverd.

b. Opvoeren van de fotosynthese door middel van de controlevariabelen temperatuur, licht, vochtigheid, CO2, voeding en verlenging van het groeiseizoen.

c. De warmte in de kas kan in de zomer worden afgevoerd m.b.v. een koelsysteem en worden opgeslagen in de bodem. In de winter kan de warmte weer worden opgehaald en gebruikt worden om de temperatuur in de kas op te krikken.

d. Koper is een zeer goede warmtegeleider (alleen zilver scoort hoger en dat is een beetje duur!).

e. Het oppervlak waaraan warmte door de lucht kan worden afgegeven wordt hierdoor vergroot. Dunne draadjes hebben een relatief groot oppervlak.

f. Vier smalle buisjes met inhoud V hebben een 2x zo kleine diameter als een bredere buis met inhoud 4V. De buisjes samen hebben dus een twee keer zo groot manteloppervlak. Daardoor wordt het warmtetransport al groter. Maar de smalle buisjes kunnen ook dunner worden uitgevoerd. Dit scheelt nog eens een factor 2.

g. De warmtegeleiding wordt belemmerd door een luchtlaagje rond het koperoppervlak. Door de lucht in beweging te brengen is er dus steeds nauw contact tussen de warme lucht en het koude koper.

h. Er komt 650*10000 J per seconde de kas in. Dus 6,5 MJ. Per warmtewisselaar wordt 25 kW onttrokken. Dus voor 1 MW zijn 40 wisselaars nodig. Dus 6,5*40 = 260 warmtewisselaars zijn er nodig. (Dit komt neer op ongeveer een warmtewisselaar per 40m2.)

Een experiment met warmtegeleiding

a. De temperatuurdaling per seconde is evenredig met het temperatuurverschil met de omgeving.

b. TV is het verschil in temperatuur tussen buis en omgeving dTV/dt is de verandering van TV per seconde of minuut en dus ook de temperatuurdaling per seconde of minuut. cA is een evenredigheidsconstante.

c. 0C/s of 0C/min d. s-1 of min-1 e. Raaklijn trekken op t=0. Deze gaat door (0 min,620C) en (4,4 min, 0 0C).

Dus dTV/dt = -62/4,4 = -14,09 0C/min =- 0,235 0C/s. f. Aangezien volgens de formule moet gelden:

-0,235 0C/s.= - cA*(62-210C) moet er dus gelden cA = 0,235/41 = 0,0057 s-1


59

Antwoordblad bij opgave: een experiment met warmtegeleiding Naam……………………………… Antwoordblad Naam:………………………………………..

afkoeling

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

tijd(min )

Tem

per

atu

ur

(C)


60

Toets deel C over fotosynthese 1. Bij de fotosynthese gebruiken planten koolstof uit ______ om suiker en andere

organische moleculen te maken.

a) water b) koolstofdioxide c) chlorofyl d) de zon e) de bodem.

2. Welke van de volgende organismen is niet in staat om fotosynthese uit te voeren?

a) een bacterie b) een dennenboom c) een paddenstoel d) zeewier e) algen.

3. Hoe komt koolstofdioxide het blad binnen?

a) door de chloroplasten b) door het pallisadenparenchym c) door de thylakoïden d) door de huidmondjes e) door de houtvaten.

4. In spinazie is het chlorofyl aanwezig in ______.

a) de chloroplasten, die in de pallissadeparenchymcellen in de thylakoïden van een blad aanwezig zijn.

b) de pallissadeparenchymcellen, die in de thylakoïden van de chloroplasten van een blad aanwezig zijn.

c) de thylakoïden, die in de pallissadeparenchymcellen in de chloroplasten van een blad aanwezig zijn.

d) de chloroplasten, die in de thylakoïden in de pallissadeparenchymcellen van een blad aanwezig zijn.

e) de thylakoïden, die in de chloroplasten in de pallissadeparenchymcellen van een blad aanwezig zijn.

5. In welk deel van de chloroplasten vind je de chlorofyl moleculen?

a) in de grana b) in het stroma c) in de huidmondjes d) in het plasmamembraan e) in het Golgi apparaat.


61

6. Door experimenten met behulp van isotopen is aangetoond wat de bron is van de zuurstof die tijdens de fotosynthese geproduceerd wordt. De zuurstof komt uit ______.

a) koolstofdioxide b) glucose c) radio-isotopen d) water e) licht.

7. Wat is, tijdens de fotosynthese, de bestemming van de zuurstofatomen uit CO2? Ze

eindigen ______.

a) als moleculaire zuurstof b) in suiker moleculen c) in water d) als moleculaire zuurstof en in suiker moleculen e) in suiker moleculen en in water.

8. Moleculaire zuurstof wordt geproduceerd tijdens ______.

a) de glycolyse b) alle reacties in de fotosynthese c) de Calvincyclus d) aërobe verbranding e) de elektronentransportketen.

9. De reacties van de Calvincyclus zijn niet direct afhankelijk van licht, maar ze vinden

meestal niet ’s nachts plaats. Waarom niet?

a) ’s nachts is het vaak te koud om deze reacties te laten plaatsvinden b) ’s nachts neemt de koolstofdioxideconcentratie af c) de Calvincyclus is afhankelijk van producten uit de licht reactie d) ’s nachts openen planten normaal gesproken hun huidmondjes e) ’s nachts kunnen planten geen water produceren en dat is nodig voor de

Calvincyclus. 10. Het onderdeel van de fotosynthese dat de Calvincyclus wordt genoemd vindt plaats in

______.

a) de thylakoïde membranen b) de binnenste ruimte van het thylakoïd c) het stroma d) de huidmondjes e) de binnenmembraan van mitochondriën.

11. Welke van de onderstaande fotonen bevat de meeste energie?

a) een groen foton b) een geel foton c) een blauw foton d) een oranje foton e) een rood foton.


62

12. De belangrijkste rol van pigmenten bij de fotosynthese is _______.

a) het binden van lichtenergie b) het beschermen tegen schadelijke ultraviolette straling c) het opslaan van energie in glucose moleculen d) energie uit glucose moleculen halen e) het opslaan van energie in de vorm van ATP.

13. In welk gebied vallen de golflengtes van licht dat geabsorbeerd wordt door pigmenten

in een blad?

a) groen, dat is waarom planten groen zijn b) blauwviolet en roodoranje c) het hele spectrum van wit licht d) infrarood e) het gebied dat door carotenoïden geabsorbeerd wordt.

14. Engelmann heeft d.m.v. experimenten bepaald bij welke golflengtes van licht het

meeste fotosynthese plaatsvond. Met andere woorden, Engelmann heeft ______ gemeten.

a) een effectief spectrum b) een absorptie spectrum c) een elektromagnetisch spectrum d) een zichtbaar licht spectrum e) een actie spectrum.

15. Als chloroplasten licht absorberen, ______.

a) worden sommige moleculen daarin gereduceerd b) verliezen ze potentiële energie c) raken hun elektronen in aangeslagen toestand d) wordt de Calvincyclus gestopt e) raken hun fotonen in aangeslagen toestand.

16. Wat wordt er gevormd door het reactiecentrum, het antennecomplex en de primaire

elektronenacceptoren bij elkaar in de thylakoïdmembranen?

a) het fluorescentie centrum b) het fotosysteem c) de elektronentransportketen d) de koolstoffixatie-eenheid e) het elektromagnetisch spectrum.

17. Waar komen de elektronen vandaan die bij fotosysteem II nodig zijn?

a) van andere chlorofyl moleculen b) van ATP c) van cytochroom f d) van licht e) van water.


63

18. Tijdens de fotosynthese wordt er in de chloroplasten zuurstof gevormd uit ______ via een serie reacties in samenwerking met ______. (Geef de meest directe associatie aan)

a) CO2 fotosysteem II b) H2O fotosysteem II c) CO2 de Calvincyclus d) H2O fotosysteem I e) CO2 fotosysteem I en de Calvincyclus.

19. Tijdens de fotosynthese wordt er een elektronentransportketen gebruikt om ______.

a) NADH te transporteren van de licht reactie naar de Calvincyclus b) aangeslagen elektronen te transporteren van P700 naar een primaire

elektronenacceptor c) aangeslagen elektronen te transporteren van P680 naar een primaire

elektronenacceptor d) elektronen te transporteren van fotosysteem II naar fotosysteem I e) aangeslagen elektronen te transporteren van P700 naar een elektronenacceptor en

aangeslagen elektronen te transporteren van P680 naar een elektronenacceptor. 20. Wat wordt er gecirculeerd in het cyclische gedeelte van de licht reacties?

a) elektronen b) ATP c) NADPH d) DPGA e) geen van de bovenstaande.

21. Zowel mitochondriën als chloroplasten ______.

a) gebruiken een protongradiënt om ATP te produceren b) halen elektronen uit water c) reduceren NAD+ en vormen NADP d) hebben zuurstof als bijproduct e) zijn omgeven door een enkel membraan.

22. Tijdens fotosynthese in een eukaryote cel wordt er een hoge concentratie eiwitten

gevormd (of geaccumuleerd) in ______.

a) het thylakoïdmembraan b) de binnenste thylakoïdruimte c) het stroma d) de huidmondjes e) de matrix.

23. De lichtreacties van de fotosynthese zorgen voor hoogenergetische elektronen welke

eindigen in ______. De licht reactie produceert ook ______ en ______.

a) ATP NADPH zuurstof b) zuurstof suiker ATP c) chlorofyl ATP NADPH d) water suiker zuurstof e) NADPH ATP zuurstof


64

24. De energie die gebruikt wordt om ATP te produceren in de licht reacties is afkomstig uit ______.

a) de verbranding van suiker b) de splitsing van water c) beweging van H+ (protonen) door een membraan d) koolstoffixatie e) fluorescentie.

25. Wat is de rol van NADP+ tijdens de fotosynthese?

a) Het assisteert chlorofyl bij het absorberen van licht. b) Het functioneert als de primaire elektronenacceptor voor de fotosystemen. c) Het is een deel van de elektronentransportketen en maakt ATP. d) Het assisteert fotosysteem II in het splitsen van water. e) Het wordt gereduceerd en brengt dan de elektronen naar de Calvincyclus.

26. Wat gebeurt er niet tijdens de lichtreacties?

a) zonlicht omzetten in chemische energie b) ATP en NADPH maken c) CO2 reduceren d) aangeslagen elektronen transporteren van chlorofyl naar een elektronenacceptor e) fotonen absorberen.

27. Rubisco is ______.

a) het enzym in planten dat als eerste CO2 fixeert aan het begin van de Calvincyclus b) het enzym dat verantwoordelijk is voor de splitsing van H2O om O2 te produceren

tijdens de fotosynthese c) het enzym dat een C4-verbinding vormt in het CAM metabolisme d) het eerste stabiele intermediair in het CAM metabolisme e) het C5-molecuul dat reageert met CO2 om de Calvincyclus te beginnen.

28. In de Calvincyclus wordt CO2 gecombineerd met ______.

a) een C2-molecuul voor de vorming van een C3-verbinding b) een C5-verbinding om een instabiele C6-verbinding te vormen die uiteenvalt in

twee C3-verbindingen c) een C7-verbinding voor de vorming van twee C4-verbindingen d) een C5-verbinding voor de vorming van een stabiele C6-verbinding die direct

omgezet kan worden in glucose e) twee C2-verbindingen voor de vorming van een C5-verbinding.

29. Glyceraldehyde-3-fosfaat wordt geproduceerd in het stroma van de chloroplasten.

Wat is waar over deze verbinding?

a) Het wordt tijdens de glycolyse geproduceerd uit glucose. b) Het wordt geproduceerd uit pyruvaat voordat het de mitochondriën ingaat. c) Het is een aminozuur dat gebruikt wordt om eiwitten te maken. d) Het is een onderdeel van fotosysteem I. e) Het is een unieke verbinding voor fotosynthese.


65

30. Welke van de volgende combinaties geeft op een goede manier de verschillende bijdragen aan de Calvincyclus weer met de daarbij behorende rol binnen de cyclus?

a) koolstofdioxide: hoog energetische elektronen … ATP: energie … NADPH: koolstof b) koolstofdioxide: koolstof … ATP: energie … NADPH: hoog energetische elektronen c) koolstofdioxide: hoog energetische elektronen … ATP: koolstof … NADPH: energie d) koolstofdioxide: energie … ATP:koolstof … NADPH: hoog energetische elektronen e) koolstofdioxide: waterstof … ATP: koolstof … NADPH: energie

31. Wat is de rol van NADP+ tijdens de fotosynthese?

a) Het speelt een rol bij de productie van ATP tijdens de licht reacties. b) Het absorbeert licht energie. c) Het is een deel van fotosysteem II. d) Het is de primaire elektronenacceptor. e) Het vormt NADPH dat gebruikt kan worden tijdens de Calvincyclus.

32. Het gebruik van C3 planten als gewassen is in sommige gebieden gelimiteerd omdat

ze op hete en droge dagen hun huidmondjes sluiten. Wat gebeurt er als ze hun huidmondjes sluiten?

a) Het vermindert het waterverlies. b) Het voorkomt dat koolstofdioxide het blad binnenkomt. c) Er wordt zuurstof geproduceerd tijdens de lichtreacties in het blad d) Al het bovenstaande.

33. Waarom zijn C4-planten meer aangepast aan hete klimaten dan C3-planten?

a) Ze sluiten hun huidmondjes niet bij heet, droog weer. b) In tegenstelling tot C3-planten blijven ze koolstof fixeren, zelfs als de concentratie

koolstofdioxide in het blad laag is. c) Ze zijn geëvolueerd in koud weer, maar vervolgens gemigreerd naar de tropen

waar ze meer geschikt voor zijn. d) Ze stellen fotosynthese uit als het heet is. e) Dezelfde cellen die koolstof fixeren voeren de Calvincyclus uit.

34. Je hebt een grote, gezonde philodendron (kamerplant), deze laat je in totale

duisternis achter als je op vakantie gaat. Als je terugkomt van je vakantie ben je verbaasd als je ontdekt dat de plant nog steeds leeft. Wat heeft de plant als energiebron gebruikt in het donker?

a) Zelfs als de plant de lichtreacties niet uit kan voeren dan kan de plant nog steeds

suikers produceren omdat er geen licht nodig is voor de Calvincyclus. b) Toen de plant nog wel licht had, heeft ze energie opgeslagen in de vorm van

suikers of zetmeel en terwijl je op vakantie was kon de plant energie halen uit die moleculen.

c) Zelfs als de plant geen zichtbaar licht krijgt kan ze gebruik maken van het korte golf gedeelte van het elektromagnetische spectrum (gamma- en röntgenstraling) om fotosynthese uit te voeren.

d) Als er geen licht energie beschikbaar is kunnen planten energie halen uit anorganische moleculen.

e) Geen van de bovenstaande beweringen is juist.


66

35. Waar komen de elektronen vandaan die bij fotosysteem I nodig zijn?

a) van andere chlorofyl moleculen b) van ATP c) van cytochroom f d) van licht e) van water.


67

Antwoorden toets deel C 1. b 2. c 3. d 4. e 5. a 6. d 7. e 8. e 9. c 10. c 11. c 12. a 13. c 14. e 15. a 16. b 17. e 18. b 19. d 20. a 21. a 22. c 23. c 24. c 25. e 26. c 27. a 28. b 29. a 30. b 31. e 32. d 33. b 34. b 35. c


68

Toetsvragen groeimodellen Vraag 1 Hieronder staat een tabel met de meetgegevens van een proef met eendenkroos met t de tijd en h de hoeveelheid eendenkroos. t 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 h 1

0 15

22

33

48

70

100

141

193

250

313

373

420

453

474

486

493

496

498

a. Voer deze gegevens in op je GR en maak een stippengrafiek. b. Zoek met de GR een formule bij deze grafiek. c. Welk verzadigingsniveau wordt er op den duur bereikt? d. Aan het begin is er sprake van vrijwel exponentiële groei. Wat is dan de

groeifactor?

Vraag 2 Hiernaast zie je een tabel van de lichaamslengte van Nederlandse kinderen van 0 – 21 jaar. Als je van de gegevens van de jongens een grafiek zou maken dan zou je zien dat de grafiek vanaf de leeftijd van 9 jaar op een S-kromme lijkt.

a. Voer de gegevens van de

jongens (vanaf 9 jaar) in op je GR en teken de stippengrafiek. Probeer je window zo mooi mogelijk in te stellen. Welk window gebruik je?

b. Zoek met de GR een formule

voor deze grafiek.

c. Hoe lang schat je dat de gemiddelde jongen uiteindelijk wordt als je naar de stippengrafiek kijkt? En hoe lang wordt de gemiddelde jongen uiteindelijk volgens de formule? Licht je antwoord toe.


69

Antwoordmodel Groeimodellen

Opgave 1 a. Dit levert een S-kromme op. b. y =c/(1+ae^(-bx)) met a = 73,88994038, b = 0,479150457 en c = 511,37. c. Uit de formule kun je afleiden dat het verzadigingsniveau 511,37 is. Je kunt ook

de formule in de GR invoeren en het verzadigingsniveau met de tabel bepalen of uit de grafiek afleiden.

d. Ongeveer 1,4 à 1,5. Eventueel zou je de GR voor de eerste paar meetgegevens een formule kunnen laten maken met de optie ExpReg, maar je kunt het ook al afleiden uit de tabel.

Opgave 2

a. Bijv. Xmin = 9, Xmax = 21, Ymin = 1350, Ymax = 1900. b. y =c/(1+ae^(-bx)) met a = 2,824286698, b = 0,2099180121 en c =

1930,051225. c. Uit de stippengrafiek blijkt dat een jongen vanaf zijn 19e bijna niet meer groeit,

dus iets van 185 cm. Uit de formule volgt echter dat een jongen ongeveer 193 cm wordt.


70

12. Suggesties en extra opdrachten Een leuke mogelijkheid om meer ‘feeling’ te krijgen met de module is om de workshop “Algen in actie” aan te vragen. In deze workshop gaan de leerlingen aan de slag met het kweken van algen en bepalen ze de algengroei aan de hand van de zuurstofproductie. Indien het bijvoorbeeld niet mogelijk is om de groepsopdracht van hoofdstuk 3, het opzetten van een algenkweek, uit te voeren op school zelf is dit een goed alternatief. Dit kan geregeld worden via het Bètasteunpunt, [email protected]. Studenten van Wageningen Universiteit kunnen ook op uw school langskomen met een ‘mobiel practicum’ fotosynthese. Hierin wordt de invloed van pesticide op de fotosynthese-activiteit van een wel en een niet resistente plant gemeten. Meer informatie is te vinden op: www.wageningenur.nl/docenten


71

13. Achtergrondinformatie Context(en) Meer over de gesloten kas etc. op internet: Erg uitgebreid rapport van WUR A&F over optimalisatie van lichtgebruik in de

glastuinbouw. 154 pagina’s, maar wel goed leesbaar: http://edepot.wur.nl/40067

Boeken Titel: Energy, Plants and Men. Auteur: David Walker. Uitgever: Oxygraphics. ISBN: 1 870232 05 4 Omschrijving: Boek dat op een leuke manier fotosynthese, assimilatie/dissimilatie en

thermodynamische principes behandelt. Insteek is het verbruik van energie en het opraken van fossiele brandstoffen. Leuke en verhelderende illustraties. Boek is heel goed leesbaar, maar wel in het Engels.

Digitale versie te verkrijgen via NLT steunpunt: [email protected] Titel: Molecular Mechanisms of Photosynthesis Auteur: Robert E. Blankenship Uitgever: Blackwell Science ISBN: ? Omschrijving: Wetenschappelijk boek dat ingaat op fotosynthese op moleculair niveau.

Niet geschikt voor leerlingen. Er is wel een goede omschrijving van het evolutionaire proces van fotosynthese (chapter 11). Boek is in het Engels.

Meer over fotosynthese op internet Dit is een opsomming van allerlei internetsites die eventueel gebruikt kunnen worden in de NLT module Brandstof voor het leven. Nadeel is wel dat veel sites (vooral de betere) in het Engels zijn. http://www.teleblik.nl Website die filmpjes bewaart van de publieke omroep over

bepaalde thema’s. Filmmateriaal mag gebruikt worden voor onderwijsdoeleinden. Er kan zelfs een thema aangevraagd worden, iemand gaat dan filmmateriaal bij elkaar zoeken. Er is al een thema ‘Biomassa’ waar wellicht interessante filmfragmenten bij te vinden zijn.

Er is een filmpje te bekijken van klokhuis over fotosynthese: http://www.hetklokhuis.nl/onderwerp/fotosynthese

Op deze site staan allerlei links naar animaties die fotosynthese weergeven: http://www.biologycorner.com o De eerste link in bovenstaande link leidt tot een boek ‘biology’. Chapter 10 van dit

boek gaat over fotosynthese. Er is ook een quiz van 10 vragen: http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072437316/student_view0/chapter10/chapter_quiz.html

Op deze site staat de hele fotosynthese uitgelegd aan de hand van plaatjes en animaties. De site is alleen wel in het Engels, en je hebt realplayer nodig voor de animaties. Fotosynthese valt onder het onderwerp ‘Cells’, maar ook andere onderwerpen uit de biologie worden hier behandeld. Aan het eind van het onderwerp zijn vragen opgenomen: http://www.mhhe.com/biosci/genbio/espv2/data/cells/index.html.

Deze site is een voorbeeld van hoe de geschiedenis van het fotosynthese-onderzoek gebruikt kan worden om leerlingen te interesseren voor het onderwerp en


72

tegelijkertijd om te laten zien dat kennis ontwikkeld wordt door het doen van onderzoek en dat niet alle kennis in één keer uit de lucht komt vallen. http://www.nap.edu/readingroom/books/nses/html/photo6e.html.

Site met 1 miljoen links over specifieke onderdelen van fotosynthese. Beetje te diepgaand voor VWO. http://www.life.uiuc.edu/govindjee/photoweb/

Twee publicaties die meer ingaan op het fysische gedeelte van de fotosynthese. http://www.fom.nl/live/nieuws/archief_persberichten/2005/artikel.pag?objectnum

ber=10874 http://www.bionieuws.nl/artikel.php?id=592&print=1

Ook veel leuke filmpjes op http://www.YouTube.com Vul in ‘Photosynthesis’. Je krijgt dan 82 hits waarvan het merendeel onzin is, maar soms wel grappig (fotosynthese nagespeeld door mensen bijvoorbeeld…).

Nederlandse site voor biologie onderwijs: http://www.bioplek.org Engelse site voor onderwijs. Zeer mooie plaatjes, maar de filmpjes zijn erg groot en

dus niet ideaal om online te bekijken bij lage bandbreedte: http://vcell.ndsu.nodak.edu/animations/photosynthesis/index.htm

Studie informatie Plantenwetenschappen (WU) Moleculaire Levenswetenschappen (WU) Biotechnologie (WU)

Fotosynthese en energie op aarde Inhoudsopgave · uitvoering praktische opdrachten; weging 1/3. hfd...

Documents

Transcript of Fotosynthese en energie op aarde Inhoudsopgave · uitvoering praktische opdrachten; weging 1/3. hfd...