THEMASYNTHESE

Vermogen Grootheid met symbool SI-eenheid met symbool vermogen P watt W (= J s ) De grootheid vermogen is het tempo waarin arbeid wordt verricht en dus energie wordt omgezet : P = | W | Δ t = |Δ E | Δ t Vermogen is een scalaire grootheid en is altijd positief.Veelgebruikte hulpeenheden zijn kilowatt (1 kW = 1 ∙ 10 3 W) en megawatt (1 MW = 1 ∙ 10 6 W). De kWh (kilowattuur) is een alternatieve eenheid van energie . Duurzaam omgaan met energie • Energie duurzaam verbruiken door: —de energieverbruiker zo kort mogelijk te gebruiken (kort tijdsverloop);—de energie zo nuttig mogelijk te gebruiken (klein vermogen en groot rendement). • Energie duurzaam produceren door: —de beschikbare energie zo nuttig mogelijk te gebruiken (groot rendement);—de afvalstoffen zo beperkt mogelijk te houden. Arbeid Grootheid met symbool SI-eenheid met symbool arbeid W joule J (= N ∙ m) Als een systeem energie bezit , is het in staat om arbeid te verrichten : het kan een kracht uitoefenen die een verplaatsing veroorzaakt.Voor een constante kracht is de arbeid gegeven door: W = F ∥ ∙ ∆ x = F ∙ cos θ ∙ ∆ x E kin, begin = 0 J E kin, eind > 0 J F F • De arbeid door de trekkracht is positief : W = F ∙ cos θ ∙ ∆ x • De arbeid door de wrijvingskracht is negatief : W = F w ∙ cos 180° ∙ ∆ x = –F w ∙ ∆ x • De arbeid door de normaalkracht en de gewichtskracht is nul : W = F ∙ cos 90° ∙ ∆ x = 0 Arbeid-energietheorema: W tot = ∆ E kin = E kin, 2 – E kin, 1 ∆ xF x θ F x F Arbeid door de zwaartekracht: Bij een beweging omlaag: W z = m ∙ g ∙ h Bij een beweging omhoog: W z = –m ∙ g ∙ h Verband met de potentiële zwaarte-energie : W z = –∆ E pot, z Energie Grootheid met symbool Eenheden met symbool energie E joulekilocaloriekilowattuur kcalkWh Verschillende energievormen • Mechanische ener gie: —kinetische energie: energie door snelheid E kin = 1 2 ∙ m ∙ v² —potentiële zwaarte-energie: energie door plaats in het zwaartekrachtveld E pot,z = m ∙ g ∙ h—potentiële elastische energie: energie door een uitgerekte of ingedrukte veer E pot,e = 1 2 ∙ k ∙ (∆ l )² • Niet -mechanische energie: stralingsenergie, chemische energie, thermische energie (warmte), vervormingsenergie, kernenergie, elektrische energie Wet van behoud van energie Energie kan niet gemaakt en niet vernietigd worden. Energie wordt: • o mgezet naar een andere vorm binnen het systeem (= voorwerp of aantal voorwerpen); • ove rgedragen naar een ander systeem of naar de omgeving (= alles buiten het systeem). Geïsoleerd systeem: E mech, 1 = E mech, 2 Open systeem: E mech, 1 = E mech, 2 + Q en �� = E mech, 2 E mech, 1

Fn F = 180° θ w

J

g ©VAN IN

De wet van behoud van energie Een fietser kan energie omzetten, krijgen en afgeven, maar niet maken of vernietigen. De fietser bezit chemische energie uit voeding (= energieproducent). Tijdens het fietsen verbruikt hij de energie door arbeid te verrichten: • Hij krijgt kinetische energie (= energie door de snelheid) als de arbeid verricht door de spierkracht groter is dan de arbeid verricht door de zwaartekracht en de wrijvingskracht. W tot = ∆ E kin • Een deel van de energie wordt door wrijving omgezet naar warmte (= energiedissipatie). Het rendement van de energieomzetting is: �� = E nuttig E tot Het vermogen wordt bepaald door de tijd die de fietser nodig heeft: P = | W | Δ t = |Δ E | Δ t Door de berg op te rijden, krijgt de fietser potentiëlezwaarte-energie: door de hoogte in het zwaartekrachtveld kan hij beweging veroorzaken. De fietser bezit potentiële zwaarte-energie (= energieproducent). Hij laat zich door de zwaartekracht naar beneden rollen. Hij krijgt kinetische energie: z = ∆ E kin = –∆ E pot, z (zonder wrijving) Een deel van de energie wordt door wrijving omgezet naar warmte (= energiedissipatie). BEKIJK KENNISCLIP W ©VAN IN