Pulsar Nask 4e ed/FLEX - Hoofdstuk 3 - Verwarmen en verbranden oefentoetsen & antwoorden

Met energie kun je dingen doen. Je kunt iets verwarmen, laten bewegen of van vorm of plek veranderen. Temperatuur is de mate van warmte. Deze temperatuur kunnen we meten met een instrument: een thermometer. We meten warmte in graden Celcius ( 0C), Fahrenheit of Kelvin. Warmte is de energie die nodig is om de temperatuur van een stof te verhogen of om de stof van fase te kunnen laten veranderen.Toelichting: De hoeveelheid warmte meten we in de eenheid joule (J). De temperatuur meten we dus in graden Celcius. Moleculen gaan sneller bewegen door de toename van warmte; de hoeveelheid energie is toegenomen. Je moet energie toevoeren aan een stof om de temperatuur te verhogen. Warmte is een hoeveelheid energie die vrijkomt door het verbranden van een brandstof, of een andere energieomzetting. Een warmtebron maakt warmte, zoals een fornuis of een kachel. In zo’n geval is de warmte gewenst. Een brandstof kan verbrand worden om op deze manier een energie vrij te maken door verbranding.Een fossiele brandstof is een brandstof die ontstaan is uit resten van dode planten en dode dieren. Fossiele brandstoffen zijn niet duurzaam omdat de hoeveelheid fossiele brandstof eindig is. Fossiele brandstoffen kunnen dus opraken. Energiebronnen die niet op kunnen raken, zoals wind- en zonne-energie noemen we duurzaam, maar dit zijn ook geen brandstoffen. Synthetische brandstoffen zijn wel duurzaam, maar vaak nog te kostbaar om te maken. Bij een chemische reactie veranderen beginstoffen in reactieproducten. De moleculen van de beginstoffen veranderen; de atomen vinden een andere plek want de atomen gaan tijdens een chemische reactie nieuwe verbindingen aan. Op deze manier ontstaan dus nieuwe moleculen. Dit mag je een beetje vergelijken met een doos Lego: de bouwsteentjes zijn de atomen en het bouwwerk is het molecuul. De plek en de hoeveelheid bouwsteentjes bepaalt hoe je bouwwerk eruit komt te zien. Je hebt steentjes nodig om iets te kunnen maken. Bij een volledige verbranding wordt een brandstof in de juiste verhouding met zuurstof verbrand. Er ontstaan bij bijvoorbeeld het verbranden van aardgas alleen onschadelijke verbrandingsproducten zoals koolstofdioxide en water. Dit zijn brandstof, zuurstof en ontbrandingstemperatuur. Stroming is warmtetransport door het bewegen van vloeistof of gas. Moleculen verplaatsen zich en nemen zo de bewegingsenergie mee van de ene naar de andere plek. LET OP: warme vloeistof en gassen hebben een kleinere dichtheid dan koude vloeistof of gassen. Door het verschil in dichtheid krijg je stroming en daarmee warmtetransport! Straling is warmtetransport van onzichtbare warmtestraling. Deze straling noemen we ook wel infrarood (IR). Warmtestraling zit in het spectrum van het licht naast rood, maar kunnen we dus niet zien. Deze straling kunnen we wel voelen. Kenmerkend voor straling is dat er geen tussenstof nodig is om zich te kunnen verplaatsen. Straling kan dus door het vacuüm heen. De bekendste warmtebron die we kennen is de Zon. De straling van de Zon gaat door de ruimte heen en bereikt ons op Aarde. Geleiding is warmtetransport door vaste materialen. Hierbij moet je denken aan metalen, of steen. Metalen zijn goede warmtetransportmaterialen. Metalen geleiden dus goed warmte. Een isolator is een stof die slecht warmte geleidt. Voorbeelden van isolatoren zijn lucht, piepschuim, glas en plastic. Deze stoffen worden moeilijk warm en als ze warm zijn, blijven ze ook lang warm. Het broeikaseffect is het verschijnsel dat de dampkring van de Aarde warmte vast houdt. Gassen die hiervoor verantwoordelijk zijn, zijn koolstofdioxide, methaan en waterdamp. Met een energieomzetting bedoelen we dat de ene vorm van energie wordt omgezet in andere energie. Toelichting: Je kunt de ene vorm van energie veranderen in andere energie. Hierbij ontstaat er altijd warmte en komt ook de ‘wet van behoud van energie’ om de hoek kijken: Hiermee bedoelen we dat energie niet verloren kan gaan; energie kan niet zomaar ontstaan en ook niet verdwijnen. Energie kan alleen vanuit de ene vorm in een andere vorm van energie worden omgezet. Dit noemen we ook wel een energieomzetting. Temperatuur meten we normaal gesproken gemeten in graden Celcius (0C). In de wetenschap gebruiken we Kelvin; K. Kelvin gebruikt dezelfde temperatuurschaal als Celcius, alleen met een ander nulpunt. Verder gebruikt men in de VS nog de schaal Fahrenheit; F. Met het begrip energieomzetting bedoelen we dat energie vanuit de ene vorm van energie om wordt gezet in een andere vorm van energie. Dit is het gevolg van de wet van behoud van energie. Deze energieomzetting kun je met behulp van een energiestroomschema weergeven. Er verdwijnt dus geen energie! Met een verbranding bedoelen we dat een brandstof reageert met zuurstof. Dit zijn ook twee van de drie voorwaarden van een brand. Bij verbranding komt er energie vrij. Er is dus sprake van een energieomzetting . Met het begrip energieomzetting bedoelen we dat energie vanuit de ene vorm van energie om wordt gezet in een andere vorm van energie. Dit is in vraag 15 ook behandeld! Met het begrip isolatie bedoelen we dat warmtetransport wordt tegengegaan. Isolerende stoffen / isolatoren geleiden slecht warmte. Je belemmert warmtetransport in de vorm van straling, stroming of geleiding. Je voorkomt dat deze vorm van transport kan plaatsvinden. Hierbij moet je denken aan stilstaande lucht (isolator!), aluminiumfolie (spiegelt straling), of vacuüm (waardoor er geen stroming kan plaatsvinden). Ook voorkomen van contact van materialen voorkomt dat er geleiding plaatsvindt. Bij een onvolledige verbranding kunnen gifstoffen ontstaan die zeer gevaarlijk zijn. Bij onvolledige verbranding van aardgas kan bijvoorbeeld koolstofmono-oxide ontstaan. Dit gas is reukloos en verstikkend. Voldoende brandstof, temperatuur hoger dan de ontbrandingstemperatuur en voldoende zuurstof. Bij een chemische reactie veranderen beginstoffen in eindstoffen. De plaats waar de atomen in een molecuul zitten veranderen. De moleculen van de beginstoffen gaan kapot en er komen nieuwe moleculen, gemaakt van dezelfde atomen uit de beginstoffen, voor terug. Straling, stroming en geleiding Naam  warmtetransportVorm  warmtetransportStromingbeweging  van moleculen vloeistof en gasGeleidingtrilling  van moleculen in een vaste stofStralingbeweging  van stralingsenergie door vacuüm ·        TIP: dit is een lastige opgave, maar je kunt dit uit de bronnen van 3.3 en 3.4 afleiden. Waarschijnlijk zal je op de toets zelf hier geen vragen over krijgen. Wel is het belangrijk dat je doorhebt dat warmte vaak nuttig is, soms ongewenst. Ook is de hoeveelheid energie niet is veranderd. Alleen de vorm is anders geworden. 1) Voorkom dat de ontbrandingstemperatuur wordt bereikt. 2) Voorkom dat er zuurstoftoevoer is; Dek brandstof af of voorkom dat er brandstof vrij ligt. Eventueel kunnen brandvertragende middelen gebruikt worden. aardgas + zuurstof → koolstofdioxide + wateraardgas + zuurstof → koolstofdioxide + water + koolstofmono-oxide + roetDe atomen uit de moleculen veranderen van plek. De moleculen van de beginstoffen gaan kapot en er worden als reactieproduct nieuwe moleculen van de atomen gemaakt. Dit type reactie, waarbij een brandstof reageert met zuurstof, noemen we dus een verbranding. Bij een verbranding komt er energie in de vorm van  warmte vrij. Brandstof: brandstof wegnemen (brandende tak weghalen) Zuurstof: zuurstoftoevoer onderbreken (schuimblusser op oliebrand) Temperatuur: laten dalen (brandend huis blussen met water) Door geleiding wordt warm water uit de CV verplaatst naar de radiator. Het materiaal van de radiator wordt warm en verwarmd de lucht. Warme lucht stijgt op. Hierdoor wordt de koude lucht naar beneden gedrukt. Hierdoor krijg je luchtstroming door de kamers in huis waardoor het huis verwarmd wordt. TIP: schrijf het plaatje wat je ziet in bron 3 en bron 4 op in je eigen woorden. Beschrijf hier goed wat je ziet. Dit kunt je waarnemen met behulp van een thermogram. Met een infaroodcamera kun je precies waarnemen waar warmteverlies  ontstaat. Dit kun je als rode velden in een infraroodfoto. In afbeelding 5.18 is duidelijk waar te nemen dat warmteverlies bij een woning zichtbaar is bij ramen en onder het dak. Warmteverlies kun je tegengaan door het huis (beter) te isoleren, deuren en ramen gesloten te houden en met beleid te stoken. Je moet dus voorkomen dat je warmte weglekt uit huis. Het voordeel is dus ook dat in de zomer het huis koel blijft.Een thermosfles lijkt als je deze door zaagt uit twee flessen te bestaan. De twee flessen staan zo min mogelijk met elkaar in contact en het contactmateriaal is van isolerend materiaal gemaakt: geleiding is dus niet mogelijk.Verder is de binnenste fles bekleed met spiegelend materiaal zodat warmtestraling wordt weerkaatst met als doel de warmte in de binnenste fles te houden. Tussen de twee flessen in heerst een vacuüm. Stroming is dus ook niet mogelijk. Bij een thermosfles wordt dus iedere vorm van warmtetransport zoveel mogelijk tegengegaan.