2.) H6 warmte paragraaf 1 warmtebronnen deel 3

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

H6 warmte

paragraaf 1

Warmtebronnen 

soorten energie

Energie-omzetters + Energie stroomdiagram

Wet van behoud van energie

Rendement

Warmtemeter

Q = E = P x t

Temperatuur, tijd - diagram

Deel 3

rendement

Hieronder een voorbeeld van een energiestroomschema waarin je de energie-omzettingen van een gloeilampje kunt zien. Je kunt in het schema zien welke vormen van energie een lampje in gaan en uitgaan. Het lampje ontvangt elektrische energie en zet dit om in stralingsenergie (licht) en warmte. 

De functie van een lamp is licht geven, dus 

licht is de nuttig gebruikte energie. 

Het rendement, nuttig gebruikte energie, 

 van de gloeilamp uit de 

afbeelding is dus slechts 8%!

Energie-stroomschema

rendement

Het rendement van een apparaat of voorwerp is het percentage energie dat een apparaat of voorwerp omzet in de vorm van energie waar het apparaat of voorwerp voor bedoeld is.

Des te hoger het rendement des te beter het apparaat de energie omzet in de gewenste vorm. Hierdoor is een apparaat met een hoog rendement energie zuiniger en dus duurzamer (beter voor het milieu minder verspilling van grondstoffen, minder luchtverontreiniging etc en beter voor je portemonnee).

rendement

Rendement is het percentage energie dat het apparaat omzet in de gewenste vorm van energie.

 Te berekenen met de formule:

Hierin is E(af) de nuttig omgezette energie (gewenste energievorm) en E(op) de totaal opgenomen energie (de energievorm die het apparaat in gaat —> pijl die het apparaat in gaat)

η=​E​(​​op)​​E​(​​af)​​

X100%

rendement van een zonnepaneel

Het rendement van een apparaat of voorwerp is het percentage energie dat een apparaat of voorwerp omzet in de vorm van energie waar het apparaat of voorwerp voor bedoeld is.

Neem bijv. een zonnepaneel. de functie van een zonnepaneel is stralingsenergie (van de zon) omzetten in elektrische energie, echter wordt een zonnepaneel ook enorm warm wanneer deze in de zon ligt. Een zonnepaneel hoeft geen warmte te geven, daar hebben we immers een CV-ketel voor. Een deel van alle stralingsenergie die het zonnepaneel ontvangt gaat dus “verloren” aan een vorm van ongewenste energie, namelijk warmte. Het andere deel wordt omgezet in de gewenste vorm (elektrische energie), ook wel nuttig gebruikte energie genoemd.

Welke energie-omzetting is gewenst bij een zonnepaneel?

Stralingsenergie —> .....

1. Warmte
2. Elektriciteit
3. Licht
4. Kinetische energie

Stralingsenergie van de zon wordt door een zonnepaneel omgezet in elektriciteit en in .....

1. Licht
2. Warmte
3. Chemische energie
4. Kinetische energie

Een gloeilamp is een energieomzetter. In een gloeilamp wordt elektrische energie omgezet in licht en in warmte. 12% van alle elektrische energie wordt omgezet in licht. Wat is het rendement van de gloeilamp?

1. 12%
2. 88%
3. 100%
4. Dat kun je niet zeggen

Een windmolen is een energieomzetter. In een windmolen wordt kinetische energie omgezet in elektriciteit en in warmte. 52% van alle kinetische energie wordt omgezet in warmte. Wat is het rendement van de windmolen?

1. 48%
2. 52%
3. 100%
4. Dat kun je niet zeggen

Een zonnepaneel zet 85% van de stralingsenergie van de zon om in warmte. Hoe hoog is het rendement van het zonnepaneel?

1. 100%
2. 85%
3. 15%
4. Dat kun je niet zeggen

Een lampje is een energie-omzetter. Een lampje zet elektrische energie om in licht en warmte. Rik meet de hoeveelheid licht en warmte die zijn ontstaan.
Er ontstaat 5 J aan licht en 60J aan warmte. Hoeveel elektrische energie heeft de lamp opgenomen?

1. 55J
2. 65J
3. 300J
4. Dat kun je niet zeggen

Een lampje is een energie-omzetter. Een lampje zet elektrische energie (65J) om in licht en warmte. Rik meet de hoeveelheid licht en warmte die zijn ontstaan.
Er ontstaat 5 J aan licht en 60J aan warmte. Wat is het rendement van de lamp?

1. 7,7%
2. 8,3%
3. 91,7%
4. 92,3%

Een zonnecel ontvangt 46J aan stralingsenergie. 29J hiervan wordt omgezet in warmte. Het rendement van deze zonnecel is....

1. 29%
2. 37%
3. 46%
4. 63%

Ca. 80% van de stralingsenergie van de
Zon wordt omgezet in warmte.
Deze warmte wordt nu niet gebruikt,
waar zou je deze warmte in huis
voor kunnen gebruiken?

het rendement van een zonnepaneel verhogen

zojuist is besproken dat een zonnepaneel niet alle stralingsenergie omzet in elektriciteit, maar ook een groot deel in warmte. Een zonnepaneel kan niets met deze warmte en dat is zonde! slechts zo’n 20% of zelfs minder wordt omgezet in elektrische energie en meer dan 80% wordt omgezet in warmte. Wanneer je deze warmte gebruikt om water op te warmen, dan wordt ook deze energie nuttig gebruikt, hiermee kun je het rendement van een zonnepaneel dus verhogen. veel zonnepanelen hebben tegenwoordig dan ook een dubbele functie, die van zonnepaneel (zonnecellen) en zonnecollector. Naast stralingsenergie omzetten in elektriciteit (door zonnecellen) wordt de warmte vaak gebruikt om water te verwarmen om mee te douchen of om het huis te verwarmen. 

zonnecollector en zonnecel

Het woord collector (verzamelen) zegt het eigenlijk al, een zonnecollector verzamelt (absorbeert) de stralingsenergie van de zon.

Er komt warmte energie vrij wanneer een voorwerp de stralingsenergie absorbeert, daarna kan deze warmte worden gebruikt om water op te warmen. Dit warme water kan gebruikt worden om te douchen of om radiatoren (en dus het huis) te verwarmen. Voorwerpen die dof en donker van kleur zijn absorberen straling het beste. Witte en glanzende voorwerpen weerkaatsen de stralingsenergie juist.

zonnecel: zet stralingsenergie van de zon om in elektriciteit

zonnecollector: zet stralingsenergie van de zon om in warmte

werking zonnecollector

Warmtewisselaar

1.) zonnecollector (donkere matte plaat) absorbeert stralingsenergie

2.) onder de collector lopen buizen waar koud water door heen gepompt wordt. Dit water wordt warm door de warmte uit de stralingsenergie.

3.) het warme water kan worden gebruikt om bijv. Het huis op te warmen of om te douchen.

Juist/onjuist
Het rendement van een zonnepaneel met zonnecollector functie is hoger dan dat van een regulier zonnepaneel.

1. Juist
2. Onjuist

Juist / onjuist:

Een zonnecollector zet stralingsenergie van de zon om in elektriciteit.

1. Juist
2. Onjuist

Plus (extra)

E = 

E =

Lieke heeft een waterkoker waarmee zij 1,2L (1,2kg) water van kamertemperatuur (20graden Celsius) verwarmt tot dat dit kookt (100 graden Celsius). Zoek de warmtecoefficient van water op in BINAS en bereken daarna hoeveel warmte de waterkoker heeft geleverd.

Marit haar CV-ketel heeft het begeven. Ze warmt het water (50L = 50kg) in haar babybadje op met een dompelaar. Het water is aan het begin op kamertemperatuur (20graden Celsius). Ze verwarmt het water tot dat dit lichaamstemperatuur heeft (37 graden Celsius). Bereken hoeveel warmte de waterkoker heeft geleverd.