6.2 Brandstoffen verbranden

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

• § 6.1 Warmte en temperatuur
• § 6.2 Brandstoffen verbranden
• § 6.3 Warmtetransport
• § 6.4 Isoleren

6.2 Brandstoffen verbranden

6.2 Leerdoelen: Brandstoffen verbranden

1. Je kunt voorbeelden noemen van warmtebronnen die chemische energie verbruiken.
   
2. Je kunt berekeningen uitvoeren met de verbrandingswarmte van een brandstof.
   
3. Je kunt een reactieschema opstellen voor de volledige verbranding van aardgas.
   
4. Je kunt uitleggen waarom je bij gastoestellen voor voldoende luchttoevoer moet zorgen.
   
5. Je kunt beschrijven hoe je op een gasbrander de gewenste vlam kunt instellen.
   
6. Je kunt de temperatuur omrekenen van graden Celsius (°C) naar kelvin (K), en omgekeerd.

chemische energie

Een brandstof bevat chemische energie. Die energie kun je omzetten in warmte door de brandstof te verbranden. 

Verbrandingswarmte

Dat is de hoeveelheid warmte die een bepaalde hoeveelheid brandstof kan leveren.

of

De verbrandingswarmte is de hoeveel warmte die vrijkomt als je 1L, 1 kg of 1 m³ van een stof verbrandt.

Verbrandingswarmte

De verbrandingswarmte is de hoeveelheid warmte die een bepaalde hoeveelheid brandstof kan leveren.

De verbrandingswarmte van aardgas is bijvoorbeeld 32 MJ/m3.

Dat betekent dat er 32 miljoen joule warmte vrijkomt als je 1 kubieke meter aardgas verbrandt

Fossiele brandstoffen

Aardolie, aargas en steenkool zijn voorbeelden van fossiele brandstoffen. Ze bezitten chemische energie, welke vrij kan komen bij verbranding. Hout bevat ook chemische energie, maar is geen fossiele brandstof.

Het brandbare deel in aardgas is methaan. Methaan = CH4

Voor de verbrandingswarmte worden verschillende eenheden gebruikt:

MJ/kg= megajoule per kg -> vaste brandstoffen (hout, steenkool)

MJ/L= megajoule per liter-> vloeistoffen (benzine, stookolie)

MJ/m³= megajoule per kubieke meter -> gassen (aardgas, methaan) 

voorbeeld

Uit proeven blijkt dat er voor vijf minuten douchen met een waterbesparende douchekop ongeveer 3 MJ warmte nodig is.

Hoeveel m3 aardgas moet daarvoor worden verbrand?

De verbrandingswarmte van aardgas is 32 MJ/m3.

Volledige verbanding aardgas

Aardgas is een mengsel van verschillende gassen. De belangrijkste bestanddelen zijn methaan (ongeveer 80%) en stikstof (ongeveer 14%).

Het reactieschema is:

methaan + zuurstof → koolstofdioxide + water

De brander

Gasknop

Luchtschijf

Pauzevlam

Blauwe vlam

Blauwe ruisende vlam

methaan + zuurstof → koolstofdioxide + water

Waterdamp en koolstofdioxide zie en ruik je niet. Je kunt deze gassen aantonen met behulp van wit kopersulfaat en kalkwater.

koolstofmono-oxide ontstaan: een reukloos, kleurloos en zeer giftig gas

Warmte door verbranding

Voor verbranding heb je nodig:

- Een brandstof

- Genoeg zuurstof

- Een ontbrandingstemperatuur

6.2 Leerdoelen: Brandstoffen verbranden

1. Je kunt voorbeelden noemen van warmtebronnen die chemische energie verbruiken.
   
2. Je kunt berekeningen uitvoeren met de verbrandingswarmte van een brandstof.
   
3. Je kunt een reactieschema opstellen voor de volledige verbranding van aardgas.
   
4. Je kunt uitleggen waarom je bij gastoestellen voor voldoende luchttoevoer moet zorgen.
   
5. Je kunt beschrijven hoe je op een gasbrander de gewenste vlam kunt instellen.
   
6. Je kunt de temperatuur omrekenen van graden Celsius (°C) naar kelvin (K), en omgekeerd.

Aan de slag!

Lees eerst: 

6.2 Brandstoffen verbranden

en maak daarna de opgaven