NW voor jou 1 - Onderzoekeditie - Voorbeeldhoofdstuk

3

ENERGIEVORMEN EN ENERGIEOMZETTINGEN

In de lagere school leerde je verschillende energiebronnen kennen.

In dit hoofdstuk maak je kennis met verschillende energievormen. Aan de hand van enkele eenvoudige experimenten ontdek je hoe een energievorm in een andere energievorm kan worden omgezet.

48

Hoofdstuk 3

Energievormen en energieomzettingen

3.1 Energiebronnen onderzoeksvraag

Welke energiebronnen zijn er? opdracht -

-

Bekijk aandachtig de volgende afbeelding.

Noteer de energiebronnen in de eerste kolom.

Afb. 1 Quinten gaat naar school

Energiebron

Hulpmiddel

1

Benzinemotor

2

Windturbine

3

Zonnepaneel

4

Waterkrachtcentrale

5

Spieren

Lees nu de onderstaande tekst.

Een energiebron bezit energie die niet verloren gaat.

Om de energie van een energiebron in een andere vorm van energie om te zetten heb je meestal een hulpmiddel nodig. Hulpmiddelen zijn onder meer een dynamo, een zonnecel, een benzinemotor en een gloeilamp.

De energie van een energiebron kan een kracht opwekken die voor beweging zorgt.

Als Quinten trapt, gebruikt hij zijn spierkracht om zijn fiets te verplaatsen.

Uit welke energiebron haalt Quinten de nodige energie voor zijn spierkracht?

Besluit Er zijn verschillende energiebronnen:

49

Energievormen en energieomzettingen

Hoofdstuk 3

3.2 Energievormen onderzoeksvraag

Welke energievormen zijn er? opdracht - Lees de volgende tekst.

- Duid in de tabel bij de juiste afbeelding, de juiste energievorm aan.

Chemische energie zit opgeslagen in je lichaam, in voedsel en in brandstoffen afkomstig van afgestorven organismen. Die brandstoffen zijn fossiele brandstoffen, zoals aardolie, aardgas en steenkool.

Bewegingsenergie is de energie die bewegende voorwerpen hebben.

Warmte is de energie die wordt overgedragen van één lichaam naar een ander ten gevolge van een temperatuurverschil.

Elektrische energie wordt geleverd door een batterij, een dynamo …

Stralingsenergie is de energie die voortkomt van straling van de zon, de sterren, kachels, magnetrons, een gsm, röntgenapparaten.

Afb. 2 autobatterij

bewegingsenergie chemische energie warmteenergie elektrische energie stralingsenergie 50

Afb. 3 windturbine

Afb. 4 haardvuur

Afb. 5 sterren

Hoofdstuk 3

Energievormen en energieomzettingen

3.3 Energieomzettingen onderzoeksvraag

Welke energieomzettingen vinden er plaats in een fietsdynamo?

Afb. 6 sensibiliseringscampagne

Experiment Benodigdheden - fiets met dynamo

wieltje wieltje

magneet magneet spoel: wikkeling van wikkeling koperdraad spoel: van koperdraad

Afb. 7 fiets + fietsdynamo

Werkwijze - Plaats de dynamo tegen het wiel van de fiets.

- Draai aan het wiel.

- Beschrijf wat je ziet.

WAARNEMING

Verklaring Door de draaiende fietsband beweegt het wieltje van de dynamo.

Aan het wieltje zit een magneet vast. De magneet bevindt zich in het midden van een lang stuk opgerolde koperdraad. Die opgerolde koperdraad is de spoel. Wanneer de magneet binnen de koperdraad draait, ontstaat er elektriciteit in de koperdraad. De gevormde elektrische energie wordt omgezet in lichtenergie (stralingsenergie), waardoor de fietslamp brandt en warm wordt.

Besluit In een fietsdynamo wordt bewegingsenergie omgezet in elektrische energie.

In de lamp wordt de elektrische energie omgezet in lichtenergie (stralingsenergie) en warmte.

51

Energievormen en energieomzettingen

Hoofdstuk 3

onderzoeksvraag

Welke energieomzetting vindt er plaats in een batterij?

Experiment Benodigdheden - halve citroen - zink- en koperplaatje - platte batterij van 4,5 V - twee snoeren - twee krokodillenklemmen - lamphouder - lampje van 6 V

Afb. 8 platte batterij

Werkwijze Maak de opstelling zoals op de afbeelding.

zinken plaatje

koperen plaatje

Afb. 9 stroomkring met citroen

Die opstelling noem je een stroomkring.

WAARNEMING Wat stel je vast als je de twee verschillende metalen plaatjes in de citroen brengt?

Werkwijze Vervang de citroen met de plaatjes door de platte batterij.

WAARNEMING Wat stel je vast?

Verklaring Het citroensap kun je vergelijken met de inhoud van de batterij. De zink- en koperplaatjes vervangen de positieve en negatieve pool van de batterij. Door het contact van de twee metalen met de zure omgeving ontstaat er een chemische reactie. De chemische energie wordt omgezet in elektrische energie. De elektrische energie doet het lampje branden. Er ontstaat stralingsenergie en warmte.

Besluit In een batterij wordt energie opgewekt doordat twee stoffen (hier koper en zink) met elkaar reageren door de zure oplossing in de batterij. Dat is elektrische energie.

Die elektrische energie wordt in het lampje omgezet in .

52

Hoofdstuk 3

Energievormen en energieomzettingen

onderzoeksvraag

Welke energieomzettingen vinden er plaats wanneer een belichte zonnecel een moter aandrijft?

Experiment Benodigdheden - zonnecel - twee snoeren - motor - lamp of zonlicht

Afb. 10 proefopstelling

Werkwijze - Sluit de klemmen van een zonnecel aan op de motor.

- Belicht de zonnecel.

WAARNEMING Wat gebeurt er als je de zonnecel naar het licht richt?

Wat gebeurt er als je de zonnecel van het licht weg richt?

Besluit Een zonnecel bestaat uit stoffen die door belichting elektrische energie opwekken.

Stralingsenergie wordt hier omgezet in elektrische energie. Deze kan worden omgezet in bewegingsenergie.

opdracht Welke toestellen gebruiken met behulp van zonnecellen, de zon als energiebron?

onderzoeksvraag

Welke energieomzetting vindt er plaats bij de verwerking van biomassa?

Biomassa is een verzamelnaam voor plantaardig en dierlijk materiaal.

Bio-energie is de energie die vrijkomt uit biomassa.

Experiment Benodigdheden - thermosfles - vers plantenafval - thermometer 53

Energievormen en energieomzettingen

Hoofdstuk 3

Werkwijze - Breng vers plantenafval in de thermosfles.

- Meet de temperatuur in de thermosfles.

- Sluit de thermosfles.

- Laat de thermosfles enkele uren of dagen staan.

- Meet de temperatuur in de thermosfles opnieuw.

WAARNEMING begintemperatuur: temperatuur na enkele uren of dagen:

°C °C

Verklaring Het afval wordt verwerkt tot compost door de inwerking van bacteriën in aanwezigheid van zuurstofgas. Daarbij komt warmte vrij.

Besluit Bij de verwerking van biomassa wordt chemische energie omgezet in warmteenergie. Dat is bio-energie.

De energie in biomassa en in alle brandstoffen is afkomstig van de zon. Planten hebben zonlicht nodig om te groeien en slaan die energie op in hun cellen.

Dieren zijn voor hun voeding (energie) afhankelijk van planten. Er is een energiestroom tussen zon, planten en dieren.

energie

energie energie

Afb. 11 energiestroom: zon g maïs g muizen g buizerd

54

Hoofdstuk 3

Energievormen en energieomzettingen

Vormen van bio-energie en hun toepassingen -

-

- -

Houtafval wordt geperst tot houtkorrels, pellets. Die worden in kachels en ovens verbrand voor verwarming.

Mest van dieren, groenten-, fruit- en tuinafval (GFT) worden door bacteriën omgezet in biogas.

Dat biogas bestaat uit brandbaar methaan en wordt gebruikt als brandstof voor een gasmotor.

De vrijgekomen warmte wordt gebruikt om water te verwarmen. In verscheidene landen worden landbouwbedrijven op die manier verwarmd.

Zaden van koolzaadplanten worden geperst tot biodiesel. Dit is een brandstof voor auto's.

Suikerbieten en suikerriet worden met behulp van bacteriën omgezet in bio-ethanol.

Dat wordt gezien als een bruikbaar alternatief voor fossiele brandstoffen.

Afb. 12 biodieselpomp + koolzaad

Afb. 13 pelletkachel + pellets

Besluit Uit biomassa kun je bio-energie winnen door verbranding, door inwerking van bacteriën en door gisting.

onderzoeksvraag

Waarom verkies je biobrandstoffen boven het gebruik van fossiele brandstoffen?

De fossiele brandstoffen, steenkool, aardolie, turf en aardgas zijn stoffen die miljoenen jaren geleden zijn gevormd uit dode organismen en waarin zeer veel energie zit opgeslagen.

De fossiele brandstoffen rekent men niet tot de biobrandstoffen omdat er massa’s koolstofdioxide in opgeslagen zitten die miljoenen jaren geleden uit de lucht werden gehaald. Bij de verbranding van die fossiele brandstoffen komt er zeer veel koolstofdioxide en waterdamp vrij in de dampkring.

Door te grote hoeveelheden van die gassen in de atmosfeer wordt de warmte van de aarde vastgehouden. Dit is het broeikaseffect. De aarde warmt op.

Afb. 14 broeikaseffect

Afb. 15 versterkt broeikaseffect

55

Energievormen en energieomzettingen

Hoofdstuk 3

De brandstoffen die gevormd worden uit biomassa (planten en/of dieren) zijn biobrandstoffen.

Een voorbeeld hiervan is het hout van een boom. Aangezien de hoeveelheid koolstofdioxide, die nog niet zo lang geleden door de boom werd opgenomen uit de atmosfeer, ongeveer gelijk is aan de hoeveelheid koolstofdioxide die vrijkomt bij de verbranding van het hout van de boom, dragen biobrandstoffen niet bij tot de opwarming van de aarde.

Besluit Biobrandstoffen verhogen het broeikaseffect wel / niet.

Fossiele brandstoffen verhogen het broeikaseffect wel / niet.

opdracht Noteer de energieomzetting(-en) bij de volgende afbeeldingen.

Afb. 16 mixer

Afb. 19 voedingsdriehoek

Afb. 22 gsm

56

Afb. 17 broodrooster

Afb. 20 windsurfer

Afb. 23 benzinepomp

Afb. 18 kampvuur

Afb. 21 elektrische radiator

Afb. 24 waterkoker

Hoofdstuk 3

Energievormen en energieomzettingen

om te onthouden Energiebronnen - energievormen - energieomzettingen - - - -

Een energiebron bevat energie.

Energie komt in verschillende vormen voor.

Een energievorm kan in een andere energievorm worden omgezet zonder energieverlies.

Mogelijke energieomzettingen zijn:

bij een fietsdynamo die een lampje doet branden: bewegingsenergie g elektrische energie g stralingsenergie + warmte-energie bij een batterij die een lampje doet branden: chemische energie g elektrische energie g stralingsenergie + warmte-energie bij een zonnecel die een motor aandrijft: stralingsenergie g elektrische energie g bewegingsenergie bij biomassa: chemische energie g warmte-energie

57

Energievormen en energieomzettingen

evalueer jezelf 3 Energievormen en energieomzettingen 3.1 Energiebronnen Datum

Wat kun je?

Pagina

1 voorbeelden van energiebronnen opnoemen 2 energiebronnen herkennen op een afbeelding 3.2 Energievormen Datum

Wat kun je?

Pagina

1 energievormen herkennen op een afbeelding 3.3 Energieomzettingen Datum

58

Wat kun je?

Pagina 1 aan de hand van een experiment met de fietsdynamo aantonen dat bewegingsenergie kan worden omgezet in elektrische energie, stralingsenergie en warmte-energie 2 aan de hand van een experiment aantonen dat in een elektrische schakeling met een batterij en een lamp, chemische energie wordt omgezet in elektrische energie, stralingsenergie en warmte-energie 3 aan de hand van een experiment met een zonnecel aantonen dat stralingsenergie kan worden omgezet in elektrische energie en bewegingsenergie 4 aan de hand van een experiment met biomassa aantonen dat chemische energie kan worden omgezet in warmte-energie 5 de begrippen biomassa en bio-energie verklaren 6 verwoorden aan de hand van een voorbeeld dat de energie in biomassa afkomstig is van de zon en zo voor een energiestroom zorgt 7 met voorbeelden aantonen dat je uit biomassa bio-energie kunt winnen 8 verwoorden waarom het verbranden van biobrandstoffen beter is voor het milieu dan het verbranden van fossiele brandstoffen

Hoofdstuk 3

begrippenlijst aggregatietoestand

fase waarin een stof zich bevindt (vast, vloeibaar, gasvormig)

atoom

onderdeel van een molecule

biobrandstoffen

brandstoffen gevormd uit planten en/of dieren (biomassa), bijvoorbeeld hout

bio-energie

energie die vrijkomt uit plantaardig en/of dierlijk materiaal

biomassa

massa van plantaardig en dierlijk materiaal

broeikaseffect

proces waarbij de aarde opwarmt, te wijten aan de vorming van een dichte dampkring die de warmtestralen van de zon doorlaat en die van de aarde tegenhoudt

bunsenbrander

verwarmingstoestel op gas dat een hete, straalvormige vlam vormt

condenseren

faseovergang van een gas naar een vloeistof

deeltjesmodel

voorstelling van een stof of materie als een verzameling van deeltjes of moleculen, voorstellingswijze van de materie

desublimeren

faseovergang van een gas naar een vaste stof

digitale balans

toestel waarmee je de massa bepaalt

energie

de mogelijkheid om arbeid te verrichten

energiebron

iets dat energie oplevert. Bijvoorbeeld de zon, wind, hout, voedsel, elektriciteit ‌

erlenmeyer

omgekeerd trechtervormig maatglas

faseovergang

overgang van de ene fase naar een andere fase

filtratie

scheidingstechniek om een vaste stof van een vloeistof te scheiden met behulp van een filter (filtreerpapier), scheidingstechniek op basis van deeltjesgrootte

fossiele brandstoffen

energierijke brandstoffen die miljoenen jaren geleden gevormd zijn door dode planten en/of dieren. Voorbeelden zijn steenkool, aardolie en aardgas.

gas

stof waarbij de afstand tussen de deeltjes zeer groot is, de deeltjes bewegen voortdurend door elkaar en botsen tegen wanden

hypothese

een veronderstelling die nog niet bewezen is. Een hypothese maakt deel uit van een onderzoek volgens de wetenschappelijke methode.

kroestang

tang om een porseleinen kroes of potje vast te houden

maatbeker

bekervormig maatglas

maatcilinder

cilindervormig maatglas met maatstrepen

massa

hoeveelheid stof of materie, voorgesteld door de letter m, uitgedrukt in de eenheid kilogram (kg) of gram (g)

mengsel

stof die bestaat uit verschillende soorten deeltjes (moleculen)

59

begrippenlijst

60

molecule

kleinste deeltje van een stof dat nog alle eigenschappen van die stof bezit, deeltje waaruit de materie bestaat

petrischaal

rond schaaltje met lage rechtopstaande wand. Bestaat uit bodem en deksel.

recipiënt

kommetje, beker, schaal waarin zich een stof bevindt

smelten

faseovergang van een vaste stof naar een vloeistof

stollen

faseovergang van een vloeistof naar een vaste stof

sublimeren

faseovergang van een vaste stof naar een gas

tarreren

techniek waarbij je de massa van het recipiënt niet meeweegt met de te wegen stof

vaste stof

stof waarbij de afstand tussen de deeltjes zeer klein is, de deeltjes behouden hun plaats

verdampen

faseovergang van een vloeistof naar een gas

vloeistof

stof waarbij de afstand tussen de deeltjes groot is, de deeltjes hebben geen vaste plaats, ze zijn in beweging

volume

ruimte die een stof of materie inneemt, voorgesteld door de letter V, uitgedrukt in de eenheid liter (l) of kubieke meter (m3)

ziften

scheidingstechniek om twee vaste stoffen van elkaar te scheiden met behulp van een zeef, scheidingstechniek op basis van deeltjesgrootte

zuivere stof

stof die bestaat uit één soort deeltjes (moleculen)