Energiesoorten en chemische energie

Om te kunnen bewegen heb je energie nodig, en die haal je uit je eten. Met energie kun je arbeid verrichten.

20 min

Na deze les kun je

energiesoorten herkennen en energieomzettingen beschrijven
chemische energie berekenen met de stookwaarde

Dit weet je al

Arbeid (paragraaf 6.1).

Energiesoorten

kinetische energie (bewegingsenergie): alles wat snelheid heeft;
zwaarte-energie: alles wat kan vallen;
chemische energie: in brandstof, voedsel en batterijen;
warmte: alles met een temperatuur boven 0 K;
elektrische energie: geleverd door een stopcontact of batterij;
stralingsenergie: zoals licht.

Wordt de ene soort omgezet in de andere, dan verricht een kracht arbeid. De eenheid van energie is de joule: 1 J = 1 Nm.

✎Voorbeeld 1: energieomzettingen

Een windmolen drijft een pomp aan die water omhoog pompt. Welke omzettingen vinden plaats?

Kinetische energie van de wind wordt in de molen omgezet in elektrische (of mechanische) energie.
De pomp zet die om in zwaarte-energie van het water.
Steeds ontstaat er ook warmte.

Chemische energie

Bij verbranding komt chemische energie vrij. De stookwaarde is de energie die vrijkomt bij het verbranden van 1 kg (vaste stoffen) of 1 m³ (vloeistoffen en gassen) brandstof. Stookwaardes staan in Binas 28B.

\displaystyle E_\text{ch} = r_\text{m} \cdot m \qquad E_\text{ch} = r_\text{V} \cdot V

Binas

E_\text{ch}

: chemische energie (J),

r_\text{m}

: stookwaarde (J/kg),

m

: massa (kg),

r_\text{V}

: stookwaarde (J/m³),

V

: volume (m³). Binas 28B.

Een accu of batterij zet chemische energie om in elektrische energie. Bij een accu kan dat ook andersom: opladen betekent opnieuw chemische energie opslaan.

✎Voorbeeld 2: aardgas

Een cv-ketel verbrandt 2,5 m³ aardgas. De stookwaarde van aardgas is 32 · 10⁶ J/m³. Bereken de chemische energie.

\begin{aligned} E_\text{ch} &= 32 \cdot 10^6 \times 2{,}5 \\ &= 8{,}0 \cdot 10^7\ \text{J} \end{aligned}

!Liter is geen kubieke meter

1 L = 1 dm³ = 0,001 m³. Reken liters altijd eerst om naar m³ voordat je $r_\text{V}$ gebruikt.

Even controleren

Snap je het?

Een auto verbruikt 40 L benzine (stookwaarde 33 · 10⁹ J/m³). Bereken de chemische energie.

Welke energieomzetting vindt plaats in een zonnecel?

↗Hoe hangt dit samen?

In de volgende les reken je aan kinetische energie en zwaarte-energie.

Klaar met deze les? Zet hem op gelezen; je voortgang staat rechtsboven.

Grootheid	Symbool	Eenheid
arbeid	$W$	newtonmeter (Nm) = joule (J)
kracht	$F$	newton (N)
verplaatsing	$s$	meter (m)
energie	$E$	joule (J)
kinetische energie	$E_\text{k}$	joule (J)
zwaarte-energie	$E_\text{z}$	joule (J)
warmte	$Q$	joule (J)
stookwaarde	$r_\text{m}$ , $r_\text{V}$	J/kg, J/m³
vermogen	$P$	watt (W = J/s)
rendement	$\eta$	– (of %)

Formule	Betekenis	Bron	Les
$\displaystyle W = F \cdot s$	arbeid	Binas	6.1a
$\displaystyle W_\text{tot} = F_\text{res} \cdot s$	totale arbeid	Zelf afleiden	6.1b
$\displaystyle E_\text{ch} = r_\text{m} \cdot m \qquad E_\text{ch} = r_\text{V} \cdot V$	chemische energie	Binas	6.2a
$\displaystyle E_\text{k} = \tfrac{1}{2} \cdot m \cdot v^2$	kinetische energie	Binas	6.2b
$\displaystyle E_\text{z} = m \cdot g \cdot h$	zwaarte-energie	Binas	6.2b
$\displaystyle v = \sqrt{2 \cdot g \cdot h}$	snelheid na een vrije val	Zelf afleiden	6.3b
$\displaystyle W_\text{tot} = \Delta E_\text{k}$	arbeid en kinetische energie	Binas	6.3c
$\displaystyle P = \frac{E}{t} = \frac{W}{t}$	vermogen	Binas	6.4a
$\displaystyle \eta = \frac{E_\text{nuttig}}{E_\text{in}} = \frac{P_\text{nuttig}}{P_\text{in}}$	rendement	Binas	6.4a
$\displaystyle P = F \cdot v$	vermogen bij constante snelheid	Zelf afleiden	6.4b