Energie 1.6 t/m 1.10 p37-46 Sleutel PDF

Vermogen -------- Je hebt een lamp van 100Watt en een lamp van 60 Watt. Uit welke lamp komt het meeste licht? ***Uit de 100Watt lamp*** In de lamp van 100Watt wordt meer elektrische energie omgezet per seconde dan in de lamp van 60 Watt. We zeggen dat het **vermogen** van de eerste lamp groter is....

Vermogen -------- Je hebt een lamp van 100Watt en een lamp van 60 Watt. Uit welke lamp komt het meeste licht? ***Uit de 100Watt lamp*** In de lamp van 100Watt wordt meer elektrische energie omgezet per seconde dan in de lamp van 60 Watt. We zeggen dat het **vermogen** van de eerste lamp groter is. **Vermogen =Energie/tijd of P=ΔE/Δt of P=W/ Δt** **De eenheid van vermogen is Joule per seconde of Watt** **1J/s=1W**  Op de hierboven afgebeelde foto' wordt links evenveel arbeid verricht als rechts. Op de rechterfoto wordt die arbeid wel in een kortere tijdspanne geleverd. We zeggen dat er op de rechterfoto een groter vermogen is geleverd. De **paardenkracht** (Nederlands symbool **pk** en vaak zo uitgesproken) is een oude [eenheid](http://nl.wikipedia.org/wiki/Natuurkundige_eenheid) van [vermogen](http://nl.wikipedia.org/wiki/Vermogen_%28natuurkunde%29), waarvan het gebruik sinds (http://nl.wikipedia.org/wiki/1978) - bij de invoering van het [SI-stelsel](http://nl.wikipedia.org/wiki/SI-stelsel) - wettelijk niet meer is toegestaan. Het was het vermogen dat een gemiddeld [paard](http://nl.wikipedia.org/wiki/Paard_%28dier%29) langdurig kon leveren. De naam *paardenkracht* is verwarrend, want het is niet een [kracht](http://nl.wikipedia.org/wiki/Kracht) maar [vermogen](http://nl.wikipedia.org/wiki/Motorvermogen). De Engelse naam *horsepower* (symbool **HP**) heeft die verwarring niet. **Bron:Wikipedia** **Vermogen van enkele huishoudtoestellen** zakrekenmachine 0,0002W KleurenTV 100W ------------------ --------- ---------------------- -------- Optische muis 0,5W KleurenTV slaapstand 4-10W Spaarlamp 11W Broodrooster 750W Gloeilamp 60W Microgolfoven 1200W PC 120W Oven 3000W PC in slaapstand 50W TGV (1 locomotief) 4400kW **Vermogen is ook** De snelheid waarmee energie in een andere energievorm wordt omgezet. Dus een toestel met een groot vermogen kan meer arbeid leveren in dezelfde tijd als een toestel met een kleiner vermogen. Of dezelfde arbeid in de helft van de tijd. Een toestel met een groot vermogen is vaak duurder dan een toestel met een kleiner vermogen, je moet dan zelf de afweging maken of de meerprijs in dat geval verantwoord is. Vb boormachine die je 2x jaar gebruikt... **Oefeningen** 1. Welke arbeid moet men leveren om een gewicht van 550N, 7m omhoog te trekken? Hoe groot is het ontwikkeld vermogen als dit in 2 minuten gebeurt? Geg: F= 550N; ∆x=7m; ∆t = 2minuten = 120s Gevr: W; P Opl: a) W= F. ∆x = 550N. 7m = 3850J b\) P=W/∆t = 3850J/120s = 32,1W 2. Een bedrijf bezit 2 machines: een oude machine (machine 1) en een nieuwe (machine 2). Machine 2 heeft een dubbel vermogen in vergelijking met machine 1. Duid alle juiste beweringen aan: ***[X]*** Machine 1 kan slechts half zoveel arbeid verrichten als machine 2 in dezelfde tijdsduur. O Machine 2 kan evenveel arbeid verrichten als machine 1 in een 2 maal zo grote tijdsduur. [***X***] Machine 2 kan evenveel arbeid verrichten als machine 1 in een half zo grote tijdsduur. 3)Bereken het vermogen van een hijskraan waarmee men iedere halve minuut een bak met een massa van 900kg 12m kan ophijsen. ***P =W/∆t = F.∆x/∆t = m.g.∆x/∆t = 900kg.9,81N/kg.12m/30s = 3531,6W=3.53kW*** a. Hoeveel arbeid moet de jongen verrichten? b. Hoeveel tijd heeft hij hiervoor nodig als zijn vermogen 250W bedraagt? a. ***W=F.∆x*** b. ***P=W/∆t → ∆t=W/P = 5886J/250W =23.54s*** 7. Bepaal je eigen vermogen als je de trap opgaat ---------------------------------------------- Welke kracht moet je uitoefenen als je de trap opgaat?\ \ de kracht is die om de zwaartekracht op te heffen, ***dus je gewicht = je massa(in kg). 9,81N/kg*** Wordt daarbij arbeid verricht? Welke verplaatsing moet je daarbij in aanmerking nemen?\ \ Ja er wordt arbeid verricht (want er is kracht en verplaatsing). De verticiale verplaatsing moet je in aanmerking nemen daar de kracht (=je gewicht) in verticale richting is, maw de hoogte van de trap. - Teken de krachtvector en de verplaatsing op de figuur - Bereken F als de massa gekend is m= ***90kg*** , F=mg = ***882,9N*** (g=9,81N/kg) - Meet de hoogte van de trede en tel het aantal treden van de trap ***1 trede =0.16m. Totale hoogte van de trap : 26 treden\*0.16m = 4.16m*** - Bereken de arbeid bij het oplopen van de trap ***W= 882,9N \* 4.16m = 3672,9 Nm = 3672,9 J*** - Bepaal (per twee) de tijd die je nodig hebt om de trap op te lopen aan een normaal tempo. (in seconden): ***Bv.: 10s*** - Bepaal (per twee) de tijd die je nodig hebt om de trap op te lopen aan een sneller tempo. (in seconden) ***Bv. : 6s*** - Bereken je vermogen (Watt) ***Traag : 3672.9J/10s = 367,3 J/s = 367.3 W*** ***Snel: 367,3J/6s = 612.1W*** - Vergelijk dit met het vermogen van een normale gloeilamp van 60W 8. Rendement --------- Bij elke energie-omzetting wordt de in totaal omgezette energie voor een deel omgezet in nuttige energie (E~n~)en een deel in niet-nuttige energie (E~nn~) Van twee lampen waarin in dezelfde tijd evenveel elektrische energie wordt omgezet wordt gezegd van de lamp die het meeste licht geeft gezegd dat ze het grootste **rendement** heeft. Het **rendement** van een system is de verhouding van de nuttige energie die verkregen wordt tot de totale hoeveelheid omgezette energie 1)Een gloeilamp heeft een rendement van 5%. Hoeveel warmte geeft de lamp af als ze 100 J elektrische energie omzet? (*VFO 1^ste^ ronde 2006*) a\. 0 J b\. 5 J ***[c. 95 J =niet-nuttige energie= (100%-5%=95%) van 100J=95J warmte]*** d\. 100 J 2)Juist of ***[fout.]*** Verklaar! Het rendement van een machine vergroot naarmate er minder energie moet ingestopt worden. ***Het rendement kan slechts verhogen als de machine efficiënter wordt in het omzetten van energie (minder verlies aan warmte, geluid, etc.), niet puur door de hoeveelheid energie die erin wordt gestopt. Als een machine bijvoorbeeld minder energie nodig heeft voor een taak maar nog steeds evenveel verlies heeft, blijft het rendement gelijk of kan zelfs lager zijn.*** 3)Om van koffiebonen koffie te maken worden de koffiebonen eerst gemalen. Dit gebeurt met een elektrische koffiemolen. a\) Welke energieomzettingen vinden er plaats ? ***Elektrische energie → Mechanische (kinetische) energie: De elektrische energie van de stroom die de koffiemolen aandrijft wordt omgezet in mechanische energie. Deze mechanische energie wordt gebruikt om de messen of schijven van de koffiemolen te laten draaien.*** ***Mechanische energie → Thermische energie: Tijdens het malen komt er frictie vrij, die een deel van de mechanische energie omzet in warmte. Dit zorgt ervoor dat de koffiebonen en de molen opwarmen.*** 1. ***Fricitieverliezen (warmte) : Bij het malen van de koffiebonen wordt een deel van de mechanische energie omgezet in warmte door frictie. Deze warmte gaat verloren aan de omgeving en is geen nuttige energie voor het malen van de koffiebonen.*** 2. ***Verlies in de motor: De elektrische motor van de koffiemolen heeft inherent verlies door inefficiënties in de omzetting van elektrische energie naar mechanische energie. Dit omvat verliezen door elektrische weerstand en inefficiëntie in de motor.*** 3. ***Geluid: Een deel van de energie wordt ook omgezet in geluid, wat een verlies van nuttige energie is.*** **Gemiddeld rendement van enkele toestellen** Gloeilamp 5 Elektriciteitscentrale 30 -------------- ---- ------------------------ ---- Hartspier 10 Dieselmotor 30 Benzinemotor 18 Waterturbine 38 TL-lamp 23 92 De eenheid kWh -------------- Arbeid wordt uitgedrukt in Joule. Dit is echter een zeer kleine energiehoeveelheid. In het dagelijkse leven (energiefactuur) worden energiehoeveelheden uitgedrukt in Megajoule en kilowattuur(kWh). 1kWh komt overeen met 1000.3600 Watt.seconde of 3 600 000 Ws We betalen hiervoor ongeveer 15 cent bij de energieleverancier (elektrische energie) **Opgave** Zoek thuis het vermogen op van 2 elektrische toestellen. Bepaal hiervan het energieverbruik per week (in uren); Bereken nu de kostprijs van het verbruik als je voor 1kWh 15 cent zou moeten betalen. **Voorbeeld** Gloeilamp: 100 W Verbruik/week: 3x7h=21h **Totaal** 2100Wh of 2,1kWh **Kostprijs**: 31,5 cent Energie-etiket -------------- ### A+++ voor meest energiezuinige producten BRUSSEL - De bekende energie-etiketten die huishoudelijke toestellen sieren, worden in een nieuw kleedje gestoken. Na 18 jaar was 'de ecologische identiteitskaart\' aan herziening toe. Sinds 18 jaar vindt de Europese consument in de elektrowinkel energie-etiketten op de meeste witgoedproducten. Met hun kleur- en lettercodes verduidelijken ze de energiezuinigheid van de toestellen. Maar sinds 30 november is in heel Europa de nieuwste variant in omloop. De etiketten moesten van de Europese Commissie eenvoudiger worden en meer aangepast aan de recentste technologische evoluties.\ \ **Minder tekst**\ \ Op het nieuwe etiket is vooral opmerkelijk minder tekst te zien. Door meer met symbolen te werken zou de consument makkelijker in één oogopslag weten welk apparaat het meest energiezuinig is. Een tekening van een kraantje doet de consument sneller aan waterverbruik denken dan 'wasresultaat\'. **Nieuwe categorie**\ \ Sinds de invoering van het oorspronkelijke label zijn toestellen energiezuiniger geworden. De gemiddelde fabrikant zag immers al snel in dat zijn wasmachine met C-label in de winkel met een handicap kampte, wanneer het naast het A-exemplaar van de concurrentie stond. De 'slechte leerlingen\' hebben daardoor snel bijgebeend. Dat creëerde een nieuw probleem: zowat alle toestellen zijn tegenwoordig A-klasse.\ \ Voor koelkasten bestond er in die A-categorie al langer een splitsing in A+ en A++. Vanaf nu zullen die labels voor alle toesteltypes worden gebruikt. Bovendien wordt er voor de allerbeste keuzes een nieuwe categorie in het leven geroepen: A+++.\ \ **Ook tv\'s**\ \ En nu moeten ook televisies met zo\'n energielabel worden uitgerust. Dat was vroeger nog niet het geval. Maar tv\'s blijven nog wel vrijgesteld van de subcategorieën A+, A++ en A+++. Zo blijven ze simpelweg A, B, C of D. 'Als tv\'s in de toekomst meer energie-efficiënt worden, kan deze labeling aangepast worden\', verklaart Chantal Depauw, woordvoerster van de FOD Economie.\ \ **Meer producten**\ \ Ten slotte worden niet alleen energieverbruikende maar nu ook 'energiegerelateerde\' producten van een etiket voorzien. Dan gaat onder meer over dubbele beglazing of isolatieproducten. Dat soort van producten koop je niet in een toonzaal zoals een wasmachine, waarop het energielabel duidelijk werd bevestigd.\ \ Daarom zal het etiket terug te vinden zijn in de productbrochure. Of het wordt als 'schriftelijke informatie\' verplicht aan de cliënten overhandigd bij de aankoop. Bron: de Standaard ### NIEUW!!! Vanaf 1 maart 2021 wordt er naast het oude label een **nieuw energielabel** geïntroduceerd. Het **nieuwe energielabel** met energieklassen **van A tot G** moet aangebracht worden op de volgende 4 productcategorieën: - huishoudelijke wasmachines en huishoudelijke was-droogcombinaties (geen **droogkasten**!); - elektronische schermen (televisietoestellen en computerschermen); - koelapparaten (koelkasten, diepvriezers en wijnkoelers); - huishoudelijke vaatwassers. De productgroepen die het energielabel van A+++ tot G blijven dragen zijn: - droogkasten - ruimteverwarmingstoestellen - waterverwarmingstoestellen - airconditioners - residentiële ventilatie - lokale ruimteverwarming - huishoudelijke ovens - professionele koelinstallaties - ketel met vaste brandstof - lichtbronnen (elektrische lampen) Vanaf 1 maart 2021 bestaan de twee energielabels dus naast elkaar. Afbeelding met tekst, software, Computerpictogram, Webpagina Automatisch gegenereerde beschrijving