Toets Natuurkunde

Nova Natuurkunde 4e ed - Hoofdstuk 4 - Energie oefentoetsen & antwoorden

4e editie

Klas 3|Vwo/gymnasium

Deze toets behandelt de volgende onderwerpen: Energie-omzettingen, Temperatuur, Soortelijke warmte, Warmte, Energiebronnen, Isoleren, Warmtetransport, Wandisolatie, Duurzaamheid, Rendement, CV-ketel, Verbrandingswarmte.

Terugkerende onderwerpen H2.1: Elektrische energie, elektrisch vermogen, kWh.

Nova Natuurkunde 4e ed
Toets Natuurkunde
Nova Natuurkunde 4e ed
Online maken
Toets afdrukken
  • a) Soortelijke warmte is een stofeigenschap. Het geeft aan hoeveel energie er nodig is om één gram van een stof één graden Celsius te verwarmen. Warmtecapaciteit is geen stofeigenschap. Dit geeft aan hoeveel energie een voorwerp (dat uit meerdere stoffen kan bestaan) nodig heeft om één graden Celsius warmer te worden.
  • b) Temperatuur in graden Celsius = Temperatuur in graden Kelvin - 273
  • c) 
    • Hoe het geproduceerd wordt
    • Hoe het getransporteerd wordt
    • Hoe het bewerkt wordt
    • Hoe het gebruikt wordt
  • d) Je hebt twee van de onderstaande manieren genoemd:
    • Thermostaat lager zetten
    • Leidingen die warmte vervoeren isoleren
    • Enkel glas vervangen door dubbelglas
    • Muren, daken en vloeren isoleren 
  • e) Dit betekent dat een gebouw dan gedurende een jaar evenveel energie verbruikt als dat het zelf opwekt. 
  • f) Omdat dan de weglekkende warmte die in het afvalwater zit nog gebruikt wordt.
  • g) Een HR-ketel heeft een hoger rendement dan een CV-ketel.
 
  • a) Ingaand: Chemische energie, Uitgaand: Warmte
  • b) Gegeven:
    • Verbrandingswarmte aardgas= 32 MJ/m³
    • Volume aardgas = 0,15 m³ 
    • ΔT = Eindtemperatuur - Begintemperatuur = 100 - 15 = 85 °C
    • c = 4,18 J/g * °C
  • Gevraagd: m = ?
  • Formules: 
    • Q = c * m * ΔT, omgebouwd is dit m = Q/(c*ΔT)
    • E = volume gas * verbrandingswarmte
  • Invullen:
  • Berekenen hoeveel energie de verbranding oplevert
    • Bij de verbranding van aardgas komt er energie vrij. Dit is:
    • 32 MJ/m³ * 0,15 m³ = 4800000 J. Dit is dus ook hoeveel energie er gaat naar het opwarmen van het water (Q).
  • Berekenen massa water
    • Q = c * m * ΔT, omgebouwd is dit m = Q/(c*ΔT), invullen geeft:
    • m = 4800000 /(4,18 * 85) = 13509,71 gram
  • Antwoord: Er kan dus door 0,15m³ genoeg warmte vrij om 13509,71 gram water met 85 °C in temperatuur te laten stijgen.
 
  • Gegeven:
    • E = 100 kJ
    • 1% aan warmte is verloren gegaan.
    • ΔT = 45 °C
  • Gevraagd: C = ?
  • Formules: 
    • Q = C * ΔT, omgebouwd is dit C = Q/ΔT
  • Invullen:
  • 99% berekenen aan energie
  • Van de 100 kJ is er 100 - 1 = 99% naar het verwarmen van het mengsel gegaan. Dit is dus 100 kJ * 0,99 = 99 kJ = 99000 J. Er is dus 1kJ weggelekt.
  • Berekenen warmtecapaciteit vettige mengsel
    • Q = C * ΔT, omgebouwd is dit C = Q/ΔT,  invullen geeft:
    • C = 99000 / 45 = 2200 J/°C = 2,2 kJ/°C
  • Antwoord: De warmtecapaciteit van het vettige mengsel is 2,2 kJ/°C.
 
  • a) 
    • Voordeel: Is een hernieuwbare energiebron.
    • Voordeel: Je kan het omzetten in een brandstof.
    • Voordeel: Kan CO2-neutrale brandstoffen opleveren.
    • Nadeel: Er worden bossen voor gekapt (eerste generatie).
    • Nadeel: Er zijn veel bestrijdingsmiddelen voor nodig (tweede generatie).
    • Nadeel: De oliewinning uit algen of zeewier is nog niet rendabel genoeg (derde generatie).
 
  • b) Ingaand: windenergie, Uitgaand: Elektrische energie en warmte

  • c) Zonne-energie
 
  • a) Straling 
  • Toelichting: Warmte heeft geen tussenstof nodig om stralingsenergie uit te zenden
  • b) Geleiding
  • Toelichting: Doordat de warmte zich door de metalen staaf heen beweegt, wordt de gehele staaf uiteindelijk warm. Dit komt door geleiding.

  • c) Stroming
  • Toelichting: Wanneer de warme lucht opstijgt, stijgt de warmte in de lucht ook op. De warmte stroomt dus mee.
  • d) Geleiding
  • Toelichting: Doordat warmte zich door een stof heen kan bewegen, kan de buitenkant van de muur warmer worden. Dit komt doordat de warmte vanuit het huis door de muren heen beweegt.
 
  • a) Gegeven:
    • P = 2 kW = 2000 W
    • V = 75 m³, m = ?
    • ρ = 1,293 kg/m³
    • ΔT = 3 °C
    • c = 710 J/kg * °C = 0,71 J/g * °C
  • Gevraagd: t = ?
  • Formules: 
    • ρ = m/V, ombouwen geeft → m = ρ * V
    • Q = c * m * ΔT
    • E = P * t, ombouwen geeft → t = E/P
    • Invullen:
  • Massa lucht bereken
  • Om de formule voor de soortelijke warmte in te kunnen vullen, moet je eerst de massa van de lucht weten. Invullen geeft:
    • m = ρ * V = 1,293 * 75 = 96,975 kg = 96975 gram lucht
  • Benodigde warmte berekenen
    • Nu valt de nodige warmte Q te berekenen, invullen geeft:
    • Q = c * m * ΔT = 0,71 * 96975 * 3 = 206556,75J nodig
  • Tijd berekenen
    • De kachel heeft een vermogen van 2000 Watt en er is in totaal 206556,75J aan energie nodig om de ruimte drie graden Celsius te verwarmen. Invullen geeft: t = E/P = 206556,75 / 2000 = 103,278375 ≈ 103,28 sec.
  • Antwoord: Het duurt 103,28 seconden om de temperatuur van de ruimte 3 °C te laten stijgen.
 
  • b) Gegeven:
    • Nuttige energie = 206556,75J
    • P = 2000W
    • t = 135 sec. 
  • Gevraagd: η = ?
  • Formules: 
    • E = P * t
    • η = (Enuttig / Everbruikt) * 100%
  • Invullen:
    • De kachel staat 135 seconden aan en levert in die tijd:
    • E = P * t = 2000 * 135 = 270000 J
    • Formule voor rendement invullen geeft dan:
    • η = (Enuttig / Everbruikt) * 100% = (206556,75/270000 ) * 100% = 76,50%
  • Antwoord: Het rendement nuttige energie bedraagt 76,50%.
 
  • a) Gegeven:
    • Verbruikt aardgas = 1750 m³
    • Verbrandingswarmte aardgas = 32 MJ/m³
    • Verbruikte elektrische energie = 3600 kWh
    • 1 kWh = 3,6 MJ
  • Gevraagd: Totale aantal verbruikte joule per jaar
  • Invullen: 
  • Verbruikte energie uit aardgas
    • 1750m³ * 32MJ/m³ = 56000 MJ = 56000000000 J
  • Verbruikte elektrische energie
    • 3600 kWh * 3,6 MJ/kWh = 12960 MJ = 12960000000 J
  • Totaal verbruikte hoeveelheid energie per jaar
    • 56000000000 + 12960000000 = 68960000000 J = 68960 MJ
  • Antwoord: Per jaar wordt er gemiddeld door dit huis 68960000000 J verbruikt.
 
  • b) Gegeven:
    • Totale energie per jaar uit aardgas = 56000000000 J (zie a)
    • Weglekkende energie per jaar = 1680 MJ = 1680000000 J
  • Gevraagd: Percentage weglekkende energie
  • Formule: (Niet nuttige energie / Totale hoeveelheid energie) * 100%
  • Invullen: 
    • (Niet nuttige energie / Totale hoeveelheid energie) * 100% =
    • (1680000000 / 56000000000) * 100% = 3%
  • Antwoord: Drie procent van de energie die vrijkomt bij de warmte van het gas wordt niet nuttig gebruikt.
 
  • c) Gegeven:
    • Weglekkende energie per jaar in oude situatie = 1680 MJ
    • U-waarde wordt een kwart t.o.v. oude situatie (dus 25% van wat het was)
  • Gevraagd: Weglekkende energie per jaar in nieuwe situatie
  • Formule: Q = U * A * ΔT
  • Invullen: 
    • Kijken naar de formule Q = U * A * ΔT laat zien wat de invloed van het kleiner worden van de U-waarde is. Namelijk: als U 75% kleiner wordt, dan wordt Q (de weglekkende warmte) ook 75% kleiner. Er lekt dan dus ook nog maar een kwart van de energie weg t.o.v. de oude situatie. 
    • Dit is dan dus 0,25 * 1680 MJ = 420 MJ
  • Antwoord: Er lekt dan nog maar 420 MJ aan warmte door de wanden weg per jaar.
 
  • d) De andere variabelen die een rol op de weglekkende warmte spelen via de wanden zijn te halen uit de formule Q = U * A * ΔT. Het oppervlak van de muren speelt een rol. Hoe kleiner het oppervlak, hoe minder warmte er weg kan lekken. De oppervlakte van de muren van een huis vallen wel lastig aan te passen. De andere variabele die een rol speelt is het temperatuurverschil tussen buiten binnen. Dit valt kleiner te maken door de thermostaat binnen lager te zetten en daarmee dus de temperatuur binnen te verlagen. Dan is het temperatuurverschil met buiten kleiner en zal er minder warmte lekken naar de omgeving van het huis.
 
  • e) In ieder geval twee mogelijkheden noem je, bijvoorbeeld:
    • Duurzame energiebronnen gebruiken.
    • Het verlagen van de thermostaat.
    • Energiezuinige apparaten gebruiken.
    • Apparaten uitzetten wanneer deze niet aan hoeven te staan.
    • Het huis nog beter isoleren.
 
  • a) Gegeven:
    • Verbruikt aardgas = 1800 m³
    • Kosten kubieke meter aardgas = € 0,8
    • Verbruikte elektrische energie = 4000 kWh
    • Kosten 1 kWh = € 0,22
  • Gevraagd: Totale energiekosten per jaar
  • Invullen: 
  • Kosten aardgas
    • 1800 * 0,8 = € 1440
  • Kosten elektrische energie
    • 4000 * 0,22 = € 880
  • Totale energiekosten per jaar
    • 1440 + 880 = €2320
  • Antwoord: Per jaar besteedt de familie jansen €2320 aan energie.
 
  • b) Gegeven:
    • Verbruikt aardgas nieuwe situatie = 1200 m³
    • Kosten kubieke meter aardgas = € 0,8
    • Verbruikte elektrische energie oude situatie = 4000 kWh
    • Kosten 1 kWh = € 0,22
  • Gevraagd: Na hoe lang heeft de familie Jansen de kosten van de nieuwe HRe-ketel uit de kostenbesparingen van het lagere energieverbruik gehaald?
  • Invullen: 
  • Kosten aardgas nieuwe situatie
    • 1200 * 0,8 = € 960
  • Kosten elektrische energie
    • De hoeveelheid elektrische energie is met 10% gedaald t.o.v. de oude situatie, dit is dan in de nieuwe situatie 0,9 * 4000 = 3600 kWh per jaar.
    • 3600 * 0,22 = € 792
  • Totale energiekosten per jaar
    • 960 + 792 = €1752
  • Verschil met de oude situatie
    • 2320 - 1752 = €568
    • Er wordt € 568 per jaar aan energiekosten bespaard door de familie Jansen omdat ze nu een HRe-ketel hebben.
  • Kosten aanschaf ketel eruit hebben
    • Na 11000 / 568 = 19,3661972 ≈ 19,37
  • Antwoord: Na 19,37 jaar hebben ze uit de kostenbesparingen de aanschafkosten van de HRe-ketel gehaald. Na deze tijd besparen ze pas echt op energiekosten.

Deze toets bestellen?

Voordeligst
Lidmaatschap ToetsMij
€ 12,99/mnd
  • Snel nog even wat toetsen oefenen? Kies dan onze meest flexibele optie.
  • Je kunt maandelijks opzeggen.
  • Toegang tot alle vakken bij ToetsMij.
Kies dit abonnement

Wat krijg je bij een abonnement?

  • Toegang tot alle vakken
  • 20 kwalitatieve oefentoetsen per maand
  • Antwoorden, uitwerkingen en toelichtingen
  • Geen stress voor het maken van toetsen
Eenvoudig en veilig betalen met iDEAL of creditcard
3 maanden ToetsMij
€ 12,99
€ 10,99/mnd
  • Voordelig en flexibel. Ideaal als je maar een paar maanden toetsen hoeft te gebruiken.
  • Betaal per kwartaal en bespaar hiermee 2 euro per maand.
  • Toegang tot alle vakken bij ToetsMij.
Kies dit abonnement

Wat krijg je bij een abonnement?

  • Toegang tot alle vakken
  • 20 kwalitatieve oefentoetsen per maand
  • Antwoorden, uitwerkingen en toelichtingen
  • Geen stress voor het maken van toetsen
Eenvoudig en veilig betalen met iDEAL of creditcard
1 jaar ToetsMij
€ 12,99
€ 7,50/mnd
  • Favoriete keuze van meer dan 70% van de gebruikers.
  • Betaal slechts 90 euro per jaar en bespaar hiermee 65 euro.
  • Geniet van een volledig jaar toegang tot alle vakken bij ToetsMij.
Kies dit abonnement

Wat krijg je bij een abonnement?

  • Toegang tot alle vakken
  • 20 kwalitatieve oefentoetsen per maand
  • Antwoorden, uitwerkingen en toelichtingen
  • Geen stress voor het maken van toetsen
Eenvoudig en veilig betalen met iDEAL of creditcard

Dit zeggen leerlingen en ouders

10

Cijfers omhoog

Onze zoon had in februari zeker 12 minpunten. Hij is gestart met oefenen via Toets mij en heeft een geweldige eindsprint getrokken en afgelopen week bijna het onmogelijke waargemaakt. Er zijn nog maar 2 minpunten over en nog niet alle toetsen zijn terug. Het heeft onze zoon enorm geholpen, omdat er breed getoetst wordt en de vraagstelling, zoals van hem begrepen, overeenkomt met de toets. Als je de oefentoetsen goed kunt maken, beheers je de stof echt goed!

AP
9.0

Fijn dat leerlingen alvast een keer een toets kunnen oefenen die eruit ziet zoals op school.

Wij hebben sinds kort Toetsmij, omdat onze dochter het erg lastig heeft met Wiskunde. Op deze manier kan ze het hoofdstuk oefenen met een toets die qua vraagstelling overeenkomt met de toetsen op school. Nu kan ze dit dus eerst oefenen voordat ze de echte toets moet doen. Als docent Engels die werkt met Of Course en All Right kan ik bevestigen dat de toetsen grotendeels overeenkomen met de vraagwijze van de methode zelf. Dat is dus heel fijn voor leerlingen om te oefenen. We hadden heel even een dingetje met het nakijken, want de uitwerkingen werden niet goed weergegeven. Even een mailtje en binnen een dag reactie en ICT ging meteen aan de slag met het herstellen van de uitwerkingen. Super contact, goede dienstverlening! Aanrader!

Lelani van den Berg
10

Zéér tevreden!!

Lid geworden voor mijn zoon in leerjaar 1 van (toen 13) inmiddels 15. Hij zit nu in leerjaar 3 HAVO. Elk boek is makkelijk te vinden en alsmede mailt met een probleem omdat hij Duits krijgt uit een boek van leerjaar 2 word dit zelfs op zondag binnen een half uur opgelost en toegevoegd aan ons account! Zo’n toffe service zie je niet vaak meer! Dus wij zijn zéér tevreden. Sinds we het nu weer gebruiken (tijdje niet gebruikt) scoort hij weer voldoendes en zelf voor wiskunde een 8.8!

Linda Ockers
Bekijk alle reviews

Zoek in meer dan 10.000 toetsen

Echte toetsvragen, precies aansluitend op jouw lesmethode en leerjaar. Voor klas 1 t/m 6 van vmbo-t t/m gymnasium.

Ik zit in het
en doe
ik wil beter worden in