Inleiding
Waarover gaat het hier?
Langs de ene kant gaat het hier over het woord “energie” en langs de andere kant gaat het over het woord “omzetten”.
Eerst wordt het begrip energie verklaard en vervolgens worden verschillende energiebronnen toegelicht.
Naar het einde toe worden er een hele reeks energieomzettingen voorgesteld.
6.3.1. Wat is energie?
Energie is de capaciteit of de mogelijkheid om arbeid te verrichten.
Wat bedoelt men hiermee?
We hebben steeds energie nodig om iets te doen werken of om een inspanning te leveren.
Wanneer er een arbeid wordt verricht, dan wordt er energie verbruikt. Bij het begrip arbeid bedoelen we niet naar je werk gaan en je job uitvoeren. In deze context bedoelen we hiermee dat wanneer je fietst, moet je duwen op je trappers om voorwaarts te gaan. Dit bedoelen ze met arbeid.
In het dagelijkse leven heeft dit een volledige andere betekenis.
➢ Net zoals je gsm elektrische energie verbruikt om te werken.
Wat men eigenlijk wilt zeggen, is dat wanneer er een arbeid wordt verricht de energie van de ene vorm in de andere vorm wordt omgezet.
➢ Wanneer je je gsm gebruikt dan wordt de energie in de batterij van je gsm verbruikt om je gsm te laten werken.
Het woord verbruikt is niet helemaal correct. Het suggereert dat de opgewekte energie helemaal verdwijnt. Maar dit is niet correct. De energie wordt enkel omgezet naar een andere energievorm en hierbij soms overgedragen naar een andere energiebron.
Energievormen:
Er zijn heel wat energievormen: warmte-, elektrische-, bewegings-, geluids- en lichtenergie.
We moeten onderscheid maken tussen energie die aan energiebronnen toegewezen kan worden zoals potentiële en kinetische energie. Er bestaan ook energievormen die enkel bestaan bij energieomzettingen tussen energiebronnen, zoals licht en warmte.
Hierbij komen nog twee andere energievormen die in dit deel worden besproken namelijk:
➢ Chemische energie: De energie die opgeslagen is in fossiele brandstof of kaarsvet. Deze wordt aangewend door een chemische reactie en op deze manier komt de inwendige energie vrij.
➢ Potentiële energie: De energie die potentieel later kan vrijkomen.
Potentiële energie is de energie die een energiebron bezit ten gevolge van haar positie in een krachtveld.
Elektrische energie, gravitatie energie, elastische energie, kernenergie en magnetische energie zijn dus voorbeelden van potentiële energie.
Weetje
Ook enkele dieren zijn in staat om elektrische energie op te wekken; kijk maar eens naar het voorbeeld van de sidderaal die door elektrische schokken een alligator kan lam krijgen:
https://www.youtube.com/watch?v=zbccKVwDT44
Laten we teruggaan naar onze gsm. Wanneer de batterij van onze gsm plat is dan werkt onze gsm niet meer. Dus de aanwezige energie is volledig omgezet naar lichtenergie om het beeldscherm te doen werken.
We hebben dus een energiebron nodig om steeds opnieuw onze batterij op te laden.
6.3.2 Energiebronnen Wet van behoud van energie
De wet van behoud van energie is een natuurwet dat zegt dat de totale hoeveelheid energie in een geïsoleerd systeem constant blijft. Een gevolg hiervan is dat de energie niet kan worden vernietigd of gecreëerd kan worden. Het kan alleen worden omgezet van de ene in de andere vorm, bijvoorbeeld van chemische energie naar kinetische energie.
Directe en indirecte energiebronnen:
De zon is een hele belangrijke energiebron en levert direct energie in de vorm van warmte en licht.
Energie uit wind en waterkracht komt uiteindelijk indirect van de zon. De stromingen en de bewegingen van de wind komen voort uit de warmte van de zon.
Elektriciteit is zeer belangrijk voor ons. Dit door de vele voordelen die het heeft. Het kan op zijn beurt dan weer gemakkelijk omgezet worden naar andere vormen van energie zoals licht en warmte, opgewekt worden in elektriciteitscentrales of getransporteerd
worden via het elektriciteitsnet maar het is geen energiebron.
Energiebronnen zijn hoeveelheden materie die massa bezitten en die energie bevatten.
Duurzame energie:
Fossiele brandstoffen zijn gemakkelijke en energierijke brandstoffen maar zijn echter geen duurzame energiebronnen. Over ongeveer 250 jaar zullen deze opgebruikt zijn. Dit is ook zeer vervuilend voor het milieu.
➢ Bij steenkool: de verbrandingsgassen bevatten koolstofdioxide en houden de zonnewarmte tegen.
➢ Verbrandingsmotoren: De uitlaatgassen bevatten stikstofoxide die in combinatie met waterdamp salpeterzuur vormen. Wat leidt tot zure regen.
➢ Kernenergie: Opslag van radioactief afval.
Enkele duurzame energievormen zijn zoals wind, water en zonne-energie.
Hieronder een video rond het ontstaan van kernenergie:
https://www.youtube.com/watch?v=VhyC0mlbF60
Energie efficiëntie
Dit speelt een belangrijke rol. Hoe minder energie bij de omzetting van de ene energievorm naar de andere verloren gaat, hoe efficiënter er wordt omgegaan met de energiebron.
➢ Door het verbruik te beperken
➢ Door machines efficiënter te laten werken met minder verliezen.
Wrijvingsverliezen en geluidenergie is een verlies.
6.3.3. Energieomzettingen
Voor de uitvinding van de stoommachine werden apparaten en machines vooral aangedreven door spierkracht van mensen en dieren. De hoeveelheid kracht die de spieren kunnen uitoefenen is echter beperkt en deze raken snel vermoeid. In het begin werd de stoommachine gebruikt om de spierkracht van mens en dier te vervangen maar later werd deze gebruikt om elektriciteit op te wekken. Op deze manier kon men gemakkelijk elektriciteit omzetten naar andere
energievormen.
Drie belangrijke energievormen:
➢ Warmte
o Waterkoker: elektriciteit naar warmte o Hout: Chemische energie naar warmte
o Wrijving: Beweging van onderdelen van machines geeft wrijvingswarmte dit is helaas niet bruikbaar.
➢ Licht
o Lampen: Elektrische energie naar licht o Houtvuur: Chemische energie naar licht o Fietslicht: Bewegingsenergie naar licht
➢ Bewegingsenergie of kinetische energie
o Elektrische motor: Elektrische energie naar beweging
o Brommer: Chemische energie via verbrandingsmotor naar beweging o Waterrad: Omzetting van beweging van water naar een bewegend wiel
Rendement
Wat belangrijk is bij deze omzettingen is het rendement. Dit is de verhouding tussen de uitgaande nuttige energie en de energie die erin gaat. De meeste omzettingen zijn niet volmaakt. Enkel bij de omzetting naar warmte wordt een rendement van 100% bereikt. Bij andere omzetting treden verliezen op. Bijvoorbeeld bij een verbrandingsmotor wordt maar ongeveer 25% van de energie die in de brandstof aanwezig is in bewegingsenergie omgezet, de rest wordt via het koelsysteem afgevoerd.