3.4 rendement

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

Zwaarte-energie

Zwaarte-energie/ hoogte-energie

1. Als iets zich op hoogte bevind, heeft het zwaarte-energie
   
2. Wanneer het object valt, wordt de zwaarte-energie omgezet in bewegingsenergie
   
3. Wanneer het object de grond raakt, is de zwaarte-energie 0 J
   
4. . Wat gebeurt met de zwaarte-energie?

Zwaarte-energie

Zwaarte-energie is de energie die een voorwerp heeft als het hoogte heeft.

E​z​​=m ⋅ g ⋅ h

Beweging

Even oefenen!

Een F-16 heeft een massa van 9200 kg.

Zijn maximale vlieghoogte is  15.240 m.

Bereken de zwaarte-energie van de F-16  op de maximale hoogte in MJ.

Even oefenen!

G: h = 15.240 m,    m = 9200 kg

G: Ez = ? MJ

F: 

B: 

A: De bewegingsenergie is 1.402.080.000 J = 1402 MJ

E​k​​=m ⋅ g ⋅ h

E​k​​=9200 ⋅ 10 ⋅ 15240=1.402.080.000

3.4 Rendement 

Energiestroomdiagrammen tekenen.

Het rendement berekenen van een c.v. ketel.

Het energie-stroomdiagram van een gloeilamp.

Het rendement geeft aan hoeveel procent nuttig gebruikt wordt. Hier dus 5 %

Er gaat vijf keer minder energie in, maar de lamp geeft toch evenveel licht. Het rendement is vijf keer zo groot als bij de gloeilamp.

Rendement berekenen

Bij sommen met energie gebruik je de formule met E en bij vermogen met P.

Het rendement van een cv ketel.

De verbandingswarmte van aardgas is 32 MJ/

Als je 1       aardgas verbrandt komt er 32 MJ warmte vrij.

 De totale energie die vrijkomt kun je uitrekenen met:

m​3​​

m​3​​

De nuttige energie is de energie die naar het water gaat en kun je uitrekenen met:

Q = c x m x ΔT

c= soortelijke warmte van water, dus  4,18 J/g°C 

m = massa van het water in gram

ΔT = het temperatuursverschil in °C

Belang lesdoel

Vrijwel iedereen heeft (nog) een c.v. ketel.

Dit zijn belangrijke opdrachten bij de toets die veel punten opleveren.

Controle van begrip

1 Een zonnepaneel levert 200 W elektrisch vermogen. Er valt zonlicht met een vermogen van 1280 W op. 

a Teken het energie-stroomdiagram.

b Bereken het rendement.

Een combiketel verbrandt in 10 min 0,30 m3 aardgas. In die 10 min wordt er 28 L water verwarmd van 15 °C tot 85 °C.

a Bereken hoeveel warmte bij de verbranding van het aardgas vrijkwam.

b Bereken hoeveel warmte er door het verwarmde water is opgenomen.

c Bereken hoe groot het rendement van de combiketel is.

a) De verbrandingswarmte van aardgas is 32 MJ/m3.

Er is dus 0,30 m3× 32 MJ/m3= 9,6 MJ vrijgekomen.

b) ΔT= 85 – 15 = 70 °C
    m= 28.000 g

Q=c∙m∙ ΔT= 4,2 × 28.000× 70 ≈ 8,2∙10 MJ

c) 

Een elektrische flessenwarmer heeft een vermogen van 80 W. Het duurt 8,5 min voor de temperatuur van de 200 g water in de zuigfles gestegen is van 7 °C tot 37 °C.

a Bereken het rendement van de flessenwarmer.

b Waarom is het rendement zo laag ?

 

Hoe groot is de zwaarte-energie van Lot (50kg) op 16 m hoogte?

Verwarm 53 g terpetine van 1 °C to 34 °C.
De soortelijke warmte van terpetine is 1.8 J/g∙°C.

Bereken hoeveel warmte er is toegevoerd

De soortelijke warmte van ijzer bedraagt 0,5 J/g*C. Aan een blokje ijzer van 50 gram wordt 125 J toegevoerd. Hoeveel *C stijgt de temperatuur van het blokje?