24-25 5.1 nogmaals - deel II - Rendement II en hoogte-energie

• newEditor
• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Pak a.j.b. je spullen:

Meer rust in de klas!

• stil als iemand de beurt heeft (klasgenoot of ik)

• geen stem verheffen bij werken met overleg

1e keer:  Waarschuwing --> Maximaal 2 namen op het bord

2e keer: Kleine schrijfopdracht in kabinet --> Max. 2 keer

3e keer: Eruit, naar Loket 21 + werkinhaaluur

Nooit! 

Gooien, Rotzooi maken,  KlooienJassen aan / Tassen op tafel   

Vandaag

5.1 Rendement & Hoogte-energie

• Rendement: Stappenplan, lastige opgave

• Som maken

• Hoogte-energie

• Som maken

• Formatieve vraag

Leerdoelen

• Je kunt rekenen rendement.
  

• Je kunt rekenen met zwaarte-energie.
  

• Je kunt rekenen met vermogen.

Welke energieomzetting heb je in een lamp?

A

Van warmte naar stralingsenergie

B

Van warmte naar licht

C

Van elektrische energie naar stralingsenergie

D

Van elektrische energie naar stralingsenergie & warmte

Een vermogen van 1 Watt, oftwel: P = 1 W, betekent een energieverbruik van?

A

1 J *s (Joule-seconde)

B

1 J (Joule)

C

1 kWh (kiloWattUur)

D

1 J / s (Joule per sec.)

Hoeveel energie verbruikt een radio van 110W, die 30 seconden aan staat?

A

3300 J

B

1100 J

C

3300 W

D

1100 kWh

Energie-

omzettingen

Energiestroomdiagram

Rendement

Wat bedoel ik als ik zeg:

Die beamer heeft een rendement van 25%?

1. Energie gaat nooit verloren

$$E_{nuttig}+E_{verloren}=E_{totaal}$$

$$40=8+32$$

$$8,0=5,9+2,1$$

$$P_{nuttig}+P_{verloren}=P_{totaal}$$

$$5,9kW+2,1kW=8,0kW$$

$$8J+32J=40J$$

8,0 kW

5,9 kW

2,1 kW

2. Rendement

of andersom:
20% x 40 J = 8 J

of andersom:

74% x 8,0 kW = 5,9 kW

$$\eta =\frac{E_{nuttig}}{E_{totaal}}=\frac{8J}{40J}=0,2=20\%$$

$$\eta =20\%$$

$$\eta =74\%$$

$$\eta =\frac{P_{nuttig}}{P_{totaal}}=\frac{5,9kW}{8,0kW}=0,74=74\%$$

8,0 kW

5,9 kW

2,1 kW

3. Nuttig + Verlies = 100%

100%-η

              =100%-20%=80%

100%-η

              =100%-74%=16%

$$\eta =20\%$$

$$\eta =74\%$$

verlies=80%

verlies=16%

8,0 kW

5,9 kW

2,1 kW

1. 
               

2. 

3.    %-verlies = 100% - η

Formules kloppen ook met Vermogen  (Energie/seconde):

$$E_{nuttig}+E_{verloren}=E_{totaal}$$

$$\eta =\frac{E_{nuttig}}{E_{totaal}}$$

$$P_{nuttig}+P_{verloren}=P_{totaal}$$

$$\eta =\frac{P_{nuttig}}{P_{totaal}}$$

1. 
               

2. 

3.    %-verlies = 100% - η

Formules kloppen ook met Vermogen (Energie/seconde):

$$E_{nuttig}+E_{verloren}=E_{totaal}$$

$$\eta =\frac{E_{nuttig}}{E_{totaal}}$$

$$P_{nuttig}+P_{verloren}=P_{totaal}$$

$$\eta =\frac{P_{nuttig}}{P_{totaal}}$$

Stappenplan:

1. Maak een tekening

2. Schrijf alle getallen en eenheden in de tekening

3. Zoek de formules (en schrijf ze om)

4. Reken uit met juiste eenheid

5. Controleer: Bijvoorbeeld met 

$$E_{nuttig}+E_{verloren}=E_{totaal}$$

1. 
               

2.                             of 

3.    %-verlies = 100% - η

   Formules kloppen ook met         Vermogen (Energie/Seconde):

$$E_{nuttig}+E_{verloren}=E_{totaal}$$

$$\eta =\frac{E_{nuttig}}{E_{totaal}}$$

$$P_{nuttig}+P_{verloren}=P_{totaal}$$

$$\eta =\frac{P_{nuttig}}{P_{totaal}}$$

Opgave:

Ik heb gemeten dat mijn televisie

Opgave:

Ik heb gemeten dat mijn waterpomp 2000 J nuttig heeft besteed aan het oppompen van water.
Er staat op het apparaat dat het rendement 88% is.

Hoeveel elektrische energie heb ik nodig gehad om mijn pomp aan te drijven?

Hoeveel energie is verloren gegaan?

Stappenplan:

1. Maak een tekening

2. Schrijf alle getallen en eenheden in de tekening

3. Zoek de formules (en schrijf ze om)

4. Reken uit met juiste eenheid

5. Controleer: Bijvoorbeeld met 

$$E_{nuttig}+E_{verloren}=E_{totaal}$$

1. 
               

2.                             of 

3.    %-verlies = 100% - η

                        5min. alleen in stilte

Formules kloppen ook met Vermogen (Energie/seconde):

$$E_{nuttig}+E_{verloren}=E_{totaal}$$

$$\eta =\frac{E_{nuttig}}{E_{totaal}}$$

Stappenplan:

1. Maak een tekening

2. Schrijf alle getallen en eenheden in de tekening

3. Zoek de formules (en schrijf ze om)

4. Reken uit met juiste eenheid

5. Controleer: Bijvoorbeeld met 

$$P_{nuttig}+P_{verloren}=P_{totaal}$$

$$\eta =\frac{P_{nuttig}}{P_{totaal}}$$

Opgave:

Ik heb gemeten dat mijn televisie

Opgave:

Ik heb gemeten dat mijn televisie 120W aan warmte produceert.
Er staat op de achterkant dat het rendement 80% is.

Wat is het nuttige vermogen dat mijn televisie heeft geproduceerd?

$$E_{nuttig}+E_{verloren}=E_{totaal}$$

5

minute

00

second

add30s

Uitwisselen:
De volgende persoon mag het uitleggen:

V5

V5

Rendement

rendement = E_nuttig/E_totaal

Hoeveel nuttige energie levert de tl-buis?

Hoeveel nuttige energie levert de geiser?

$$\eta =\frac{P_{nuttig}}{P_{in}}=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}$$

η = 11%

            1,0 kJ

Rendement

rendement = E_nuttig/E_totaal

Hoeveel verloren energie (warmte) komt uit de tl-buis?
Hoeveel verloren warmte komt uit de geiser? 

$$\eta =\frac{E_{nuttig}}{E_{totaal}}=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}$$

η = 11%

η = 0,76

Rendement

rendement = E_nuttig/E_totaal

Hoeveel energie gaat de tl-buis in?
Hoeveel energie gaat de geiser in? 

$$\eta =\frac{E_{nuttig}}{E_{totaal}}=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}$$

η = 11%

η = 0,76

??

??

Zwaarte-energie

Als iets valt:
Wat neemt er dan toe?

En wat neemt er af?

Hoe schrijven we dat op
in energievormen?

Zwaarte-energie

Als iets valt:

neemt toe

neemt af

$$E_{kinetisch}of{E}_{beweging}$$

$$E_z=m\cdot g\cdot h$$

Bewegings-

energie

Zwaarte-
energie

$$E_{kinetisch}$$

$$E_z$$

Zwaarte-energie

Als iets opgetakeld wordt:

neemt toe

neemt af

$$E_{zwaarte}$$

$$E_{elektrisch}$$

Zwaarte-
energie

Elektrische
energie

$$E_z$$

$$E_{elek}$$

Rekenen met zwaarte-energie 

Hoogte is een vorm van energie!
                               
                                             massa * g* hoogte

$$E_{zwaarte}=m\cdot g\cdot h$$

$$g=9,81\frac{N}{kg}$$

$$m\cdot g\cdot h=1kg\cdot 9,81\frac{N}{kg}\cdot 5m=49J$$

1 kg, 5 meter omhoog  tillen kost:

Reken uit:                                 3min. in stilte


Hoeveel Joules kost het om zelf (dus jouw massa)
10 meter omhoog te gaan op een trap?

Reken het om naar kWh.

Hoogte is een vorm van energie!
                               
                                             massa * g* hoogte

$$E_{zwaarte}=m\cdot g\cdot h$$

$$g=9,81\frac{N}{kg}$$

$$1kWh=3,6MJ=\mathrm{3.600.000}J$$

$$kWh\to J\to \cdot \mathrm{3.600.000}$$

$$J\to kWh\to :\mathrm{3.600.000}$$

3

minute

00

second

add30s

          Maak opgave 11, 8, 10, 12 blz. 150
vragen: Boek, Buur, Bureau

                                     of

Energie = Vermogen * Tijd

                                                                                                           

                                                                 

                                                                  óf                                                  
                                                                Energie in kWh: kW * h                             
       1 kWh: Een apparaat van 1kW staat 1 uur aan.

$$E=P\cdot \Delta t$$

$$1kWh=3,6MJ$$

$$\eta =\frac{E_{nuttig}}{E_{totaal}}=\frac{P_{nuttig}}{P_{in}}$$

$$\eta \cdot E_{totaal}=E_{nuttig}$$

$$E_{totaal}=\frac{E_{nuttig}}{\eta }$$

$$E_{nuttig}+E_{verloren}=E_{totaal}$$

%-verlies = 100% - η

Hoogte is een vorm van energie!
                               
                                             massa * g* hoogte

$$E_{zwaarte}=m\cdot g\cdot h$$

$$g=9,81\frac{N}{kg}$$

$$P=\frac{E}{\Delta t}$$

Huiswerkcontrole:
Opgave 6, 3, 1 blz. 149

Reken uit:

Ik heb een zware piano van 100kg omhooggetakeld.

Dat kostte me 10.000 J aan energie.

Hoe hoog heb ik hem opgetakeld?

Hoogte is een vorm van energie!
                               
                                             massa * g* hoogte

$$E_{zwaarte}=m\cdot g\cdot h$$

$$g=9,81\frac{N}{kg}$$

$$1kWh=3,6MJ=\mathrm{3.600.000}J$$

$$kWh\to J\to \cdot \mathrm{3.600.000}$$

$$J\to kWh\to :\mathrm{3.600.000}$$

              Maak opgave 8, 11 blz. 150
vragen: Boek, Buur, Bureau

Energie = Vermogen * Tijd                                                                                                           

                                                                 Energie in Joule: Watt * seconde        

                                                                  óf                                                  
                                                                Energie in kWh: kW * h                             
       1 kWh: Een apparaat van 1kW staat 1 uur aan.

10

minute

00

second

add30s

$$E=P\cdot \Delta t$$

$$[E]=W\cdot s=J=Joule$$

$$1kWh=3,6MJ$$

$$[E]=kW\cdot h=kWh$$

$$\eta =\frac{E_{nuttig}}{E_{totaal}}=\frac{E_{nuttig}}{E_{in}}$$

$$\eta \cdot E_{totaal}=E_{nuttig}$$

$$E_{totaal}=\frac{E_{nuttig}}{\eta }$$

$$1-\eta =\frac{E_{verloren}}{E_{totaal}}$$

Hoogte is een vorm van energie!
                               
                                             massa * g* hoogte

$$E_{zwaarte}=m\cdot g\cdot h$$

$$g=9,81\frac{N}{kg}$$

Opgaven maken

Rustig overleg  --> Kom naar voren voor vragen

Opgave 25 a & b, 24
blz. 155

Huiswerk = 25 a & b, 24
+ kijk na met antwoordenboek op Teams

Rekenen met kWh             1 kWh=0,30 €

                                         Energie = vermogen * tijdsduur

1kWh = 1kW * 1 uur,
dus een apparaat van 1kW die 1 uur aan staat.

Stappenplan:

1. Reken vermogen om naar kW (=1000W)

2. Reken tijd om naar uren (=60min=3600s)

3. Vermenigvuldig aantal kW  met aantal uur

Friteuse

Vermogen: 2500 Watt
Friet bakken kost 6 min.
+ 9 min. voorverwarmen

$$E=P\cdot \Delta t$$

Doelen vandaag

• Je kunt rekenen met vermogen in Watt.
  

• Je kunt uitleggen wat vermogen en energie met elkaar te maken hebben.
  

• Je kunt energie in Joules omzetten in kilowattuur