3.1 Verbranden en verwarmen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo b, k, g
• Leerjaar 3

3.1 Warmte opwekken 

Lesdoelen

Je leert:

• dat verbranden een chemische reactie is en wat daar voor nodig is.
  
• het verschil tussen een volledige en een onvolledige verbranding.
• het verschil tussen warmte en temperatuur.
• omrekenen van Kelvin naar  graden Celsius  en andersom.
• wat de verbrandingswarmte van een stof is en hoe je daar mee kunt rekenen.
• wanneer een verbranding snel en wanneer langzaam gaat.

Warmtebron

Een warmtebron zet energie om in warmte.

•  zon
• de centrale verwarming maar ook...
• het gasfornuis
• de aarde
• een föhn

Fossiele brandstof:

aardolie

aardgas

steenkool

Volledige en onvolledige verbranding

Volledige verbranding

• Voldoende zuurstof
  
•  Er ontstaat H₂O (l) en CO₂ (g)
  

Onvolledige verbranding

• Onvoldoende zuurstof
  
• Er ontstaat CO(g) en/of roet
  

Volledige verbranding

Onvolledige verbranding

Onvolledige verbranding / Koolstof Monoxide / CO

CO is kleurloos en reukloos en erg giftig!

Hoeveel energie levert een brandstof?

Elke stof heeft een verbrandingswarmte.

• Verbrandingswarmte is een soort energie
• Is de hoeveelheid warmte-energie die vrijkomt bij het verbranden van  1 gram of 1                 van een bepaalde brandstof. 
• Eenheid van verbrandgingswarmte is Joule per kubieke centimeter  (               ) 

                of 

       Joule per kilogram (            )

• Hoe hoger de verbrandingswarmte, hoe meer energie het geeft.

cm​3​​

​cm​3​​​​J​​

​kg​​J​​

Energie

symbool: E

eenheid: Joule (J)

1 kJ = 1 kiloJoule = 1000 J = 1000 Joule

1 MJ = 1 megaJoule = 1.000.000 J = 1.000.000 Joule

Voorbeeld

Benzine heeft een verbrandingswarmte van 33 MJ/L.
Als je 5 L benzine verbrandt,
kan er 5 x 33 MJ = 165 MJ energie vrijkomen.

Wat is een vlam eigenlijk?

Vlammen zijn brandende gassen.
Door warmte, brandstof, en zuurstof ontstaat verbranding.
Bij aardgas bijvoorbeeld.
Ook benzine!!! De vloeistof brand niet, maar het gas dat ervan af komt.
Ook  een kaars!!! Is de verdampte kaarsvet die verbrand.

Soorten vlammen

• Onvolledige verbranding (gele vlam door 

       gloeiende roetdeeltjes)

       Er ontstaat roet en koolstofmono-oxide 

       door te weinig zuurstof.

• Volledige verbranding (blauwe en 

       kleurloze  vlam)
       Geen rook, meer dan genoeg zuurstof.

       Er ontstaat koolstofdioxide en water.

Even stukje herhaling van vorig jaar:

Omrekenen van Kelvin naar 

en 

van          naar Kelvin 

Weet je het nog?

°C

°C

Omrekenen

0 K = = - 273 

0          = 273 K

temperatuur in         + 273 = temperatuur in Kelvin

temperatuur in Kelvin - 273 =

temperatuur in 

°C

°C

°C

°C

Wanneer gaat het het snelst?

Als alle deeltjes van de brandstof tegelijk verbranden, er is dan precies genoeg zuurstof.

                            Explosie!

Wanneer gaat verbranding langzaam?

Langzame verbrandingen zijn bv roesten van ijzer 

• hier is geen vuur voor nodig
• maar er is wel zuurstof voor nodig. 

Dit noemen we OXIDEREN.

Welke drie voorwaarden voor een brand staan er in de branddriehoek??

-273°C is 0 Kelvin

1. Waar
2. Niet waar

Wat is het koudste ?

1. 10 graden celsius
2. 273 Kelvin

Welke grootheid hoort bij Kelvin?

1. Lengte
2. Massa
3. Gewicht
4. Temperatuur

Temperatuur wordt in Nederland vooral gemeten in...?

1. Fahrenheit
2. Kelvin
3. Graden Celsius
4. Graden

Hoeveel Kelvin is 100 graden Celcius

1. 0
2. 373
3. 173
4. 273

Waardoor stijgt de lucht boven een vuur op?

1. warme lucht heeft een kleinere dichtheid dan koude lucht
2. warme lucht heeft een grotere dichtheid dan koude lucht

Wat is de oorzaak van gele vlammen en zwarte rook bij een verbranding?

1. volledige verbranding
2. onvolledige verbranding

Sleep onderstaande stellingen naar de goede plek

Waar

Niet waar

Aardgas is een fossiele brandstof

20 graden Celcius = 253 Kelvin

Een volledige verbranding herken je aan een blauwe vlam

Brandstoffen bevatten chemische energie

Waterdamp is een oorzaak van versterkt broeikaseffect

Koolstofmono-oxide is een stinkend, grijszwart gas

Verdampt

Verdampt NIET

benzine

hout

aardgas

barbeque-kooltjes

alcohol

kaarsvet

LPG

dieselolie

papier

welke vlam heeft een volledige verbranding?

1. kleurloos en blauw
2. alleen blauw
3. alleen kleurloos
4. blauw en geel

Je weet nu:

• dat verbranden een chemische reactie is en wat daar voor nodig is.
  
• het verschil tussen een volledige en een onvolledige verbranding.
  
• het verschil tussen warmte en temperatuur.
  
• omrekenen van Kelvin naar graden Celsius en andersom.
  
• wat de verbrandingswarmte van een stof is en hoe je daar mee kunt rekenen.
  
• wanneer een verbranding snel en wanneer langzaam gaat.