K/6 Verbranden en verwarmen

In exameneenheid K/6 Verbranden en verwarmen staat omschreven welke onderdelen je op het centraal examen NaSk1 kunt verwachten. Het gaat hierbij om warmtebronnen en meetinstrumenten, warmtetransport, temperatuur en temperatuurschalen, isolatie, energie en energieomzettingen en de effecten van energiegebruik op milieu en gezondheid. Alle onderstaande punten kunnen in een examenvraag terugkomen.

K/6/1 Warmtebronnen en meten#

Er zijn veel warmtebronnen in het dagelijks leven.

• Kachel of centrale verwarming (CV): verwarmt water door chemische energie om te zetten in warmte. Door middel van een CV-installatie wordt het warme water geleid naar een radiator die deze warmte afgeeft om een ruimte te verwarmen.
• Fornuis: Zet chemische energie om in warmte voor het bereiden van voedsel.
• Vloerverwarming: zorgt voor gelijkmatige verspreiding van warmte via de vloer.
• Gasbrander: verwarmt door het verbranden van aardgas.
• Elektrische kookplaat: verwarmt voedsel door elektrische energie om te zetten in warmte
• Elektrische dompelaar: verwarmt water direct door elektrische energie om te zetten in warmte.

Temperatuur meten kan met:

• Thermometers (vloeistof- of digitale thermometers).
• Temperatuursensoren, ingebouwd in ovens, koelkasten en meetapparatuur.

K/6/2 Warmtetransport#

Warmte kan op drie manieren worden overgedragen.

Geleiding#

Bij geleiding gaat warmte door vaste stoffen. Metaal geleidt goed, kunststof slecht. Een lepel van metaal in hete soep wordt snel warm, een kunststof handvat blijft koel.

Stroming#

Bij stroming verplaatst lucht of vloeistof zich. Warme lucht stijgt, koude lucht daalt. In een kamer verspreidt de warmte van een radiator zich zo door de lucht.

Straling#

Warmte kan ook worden overgedragen zonder tussenstof. De zon verwarmt de aarde via straling. Ook een straalkachel geeft warmtestraling af.

K/6/3 Temperatuur en temperatuurschalen#

De temperatuur kan in graden Celsius (°C) en in Kelvin (K) worden weergegeven. Het absolute nulpunt is 0 K = –273 °C.

Bij het verwarmen van een stof verandert de temperatuur in de tijd. Dit verband kun je weergeven in een grafiek van temperatuur (°C) tegen tijd (s).

Temperatuur omrekenen van Kelvin naar Celsius

Temperatuur omrekenen van Kelvin naar Celsius#

Examen: VMBO-GL/TL 2025, tijdvak 1

Vraag 2: Het biogas ontstaat in deze biogas-centrale bij een temperatuur van 302 K.

→ Noteer deze temperatuur in °C.

Correctievoorschrift:

maximumscore 1

(T =) 29 (°C)

Uitwerking:

• Gegevens: T(K) = 302

• Gevraagd: T(°C)

• Formule:

• Uitwerking:

• Controle: Een temperatuur in Kelvin is altijd hoger dan in graden Celsius; 302 K komt overeen met 29 °C.

K/6/4 Warmte-isolatie#

Warmteverlies kost energie. Daarom worden gebouwen en apparaten geïsoleerd. Stilstaande lucht is een goede isolator.

Voorbeelden van isolatie:

• Isoleerkan: dubbele wand met daartussen een vacuüm.
• Spouwmuurisolatie: isolatiemateriaal tussen muren.
• Bouwmaterialen:
• Radiatorfolie: kaatst stralingswarmte terug de kamer in.
• Handgrepen van pannen: voorkomen brandwonden door geleiding.
• Dubbele beglazing: stilstaande lucht of gas tussen glasplaten.

K/6/5 Milieu- en gezondheidseffecten van energiegebruik#

Wanneer we energie verbruiken, komen er stoffen en warmte vrij die schadelijk kunnen zijn voor mens en milieu. Deze effecten spelen een rol op kleine schaal, maar hebben ook gevolgen voor de hele aarde.

Luchtverontreiniging#

Bij de verbranding van brandstoffen zoals aardgas, olie en steenkool ontstaan gassen en stofdeeltjes. Voorbeelden zijn stikstofoxiden (NOx), zwaveldioxide (SO₂) en roet. Deze stoffen veroorzaken smog. Mensen krijgen dan moeite met hun ademhaling.

Zure regen#

Stikstofoxiden en zwaveldioxide lossen op in regenwater en vormen een zuur. Dit heet zure regen. Het beschadigt bossen, gewassen en gebouwen. Ook verzuurt het water in meren en rivieren, waardoor planten en dieren moeilijk kunnen overleven.

Broeikaseffect#

Door verbranding komt koolstofdioxide (CO₂) vrij. Dit gas beïnvloedt de dampkring omdat het warmte vasthoudt. Zo versterkt het natuurlijke broeikaseffect. Het gevolg is klimaatverandering, zoals stijging van de zeespiegel en meer extreem weer.

Thermische verontreiniging#

Energiecentrales gebruiken vaak water om te koelen. Dit warme water wordt teruggevoerd naar rivieren of kanalen. Het hogere temperatuurverschil verandert het zuurstofgehalte en verstoort het leefgebied van vissen en andere organismen.

Gezondheidseffecten#

Luchtverontreiniging en fijnstof kunnen slijmvliezen, ogen en luchtwegen irriteren. Vooral mensen met astma of andere longziekten hebben er last van. Bij langdurige blootstelling kan dit leiden tot ernstige problemen met de gezondheid.

K/6/6 Energie en energieomzettingen#

Soorten energie#

• Bewegingsenergie: een rijdende auto.
• Zwaarte-energie: water in een hooggelegen stuwmeer.
• Warmte-energie: een brandende kaars.
• Elektrische energie:
• Chemische energie: opgeslagen in bijvoorbeeld benzine of aardgas.
• Stralingsenergie: van (zon)licht.
• Kernenergie: bij kernsplijting.
• Veer- of elastische energie: in een gespannen veer.

Verbrandingswarmte#

Elke brandstof heeft een vaste energie-inhoud, de verbrandingswarmte. Deze staat in BINAS.

Wet van behoud van energie#

Energie kan niet verdwijnen, maar wordt omgezet in andere vormen. Dit heet de wet van behoud van energie.

In deze simulatie onderzoek je het verband tussen zwaarte-energie en bewegingsenergie op een baan.

Vrije val in achtbaan Baron 1898

In attractiepark de Efteling staat de achtbaan Baron 1898. Het thema is een oude mijn, waarin bezoekers als mijnwerkers diep de grond in worden gestuurd. De trein wordt langzaam omhoog getakeld tot een maximale hoogte van 30 m. Daarna volgt een korte stop; vervolgens duikt de trein in (bijna) verticale vrije val naar beneden. Tijdens deze val rijdt de trein door een schacht tot 7,5 m onder de grond, waarna de baan weer omhoog loopt.

→ Bereken de maximale snelheid van de Baron in km/h.

Baron 1898

maximumscore 4

antwoord:

1. bepalen van de totale valhoogte
2. noteren van de vergelijking van de wet van behoud van energie
3. correct omrekenen naar km/h
4. rest van de berekening juist

• Gegevens:

• Gevraagd:

• Formule(s):

• Voorbeeld van een uitwerking

• Controle

Opdracht#

1. Zoek op wat het eindantwoord in km/h is die je hebt berekend in de opgave.
2. Klik op de volgende link en zoek op hoe groot de werkelijke maximale snelheid van de Baron is.

3. Leg uit waarom de werkelijke snelheid lager is dan die je hebt berekend.

Waterkracht#

Rendement#

Het rendement geeft aan welk deel van de energie nuttig wordt gebruikt.

Rendement van het zonnepaneel

In een laboratorium wordt een zonnepaneel getest. Tijdens een meetperiode valt er in totaal 1,20 MJ aan energie op het paneel. Het paneel levert in diezelfde periode 210 kJ aan energie.

→ Bereken het rendement van het zonnepaneel.

maximumscore 3

antwoord:

1. omrekenen van de energiehoeveelheden naar gelijke eenheden

1. toepassen van de formule

1. rest van de berekening juist

• Gegevens:

• Gevraagd:

• Formule:

• Uitwerking:

Eerst naar gelijke eenheden:

Berekening van het rendement:

• Controle:

Het rendement is kleiner dan 100%, dus

Opgenomen energie van de generator

Opgenomen energie van de generator#

Examen: VMBO-GL/TL 2025, tijdvak 1 (aangepast)

Bij een generator wordt elektrische energie opgewekt. De afgegeven energie bedraagt 33 kWh. Het rendement van de generator is 18%.

→ Bereken de opgenomen energie van de generator.

---

Correctievoorschrift

maximumscore 3

1. noteren van de waarde van het rendement van een generator

1. toepassen van de formule

1. rest van de berekening juist

Opmerkingen

• Voor het toekennen van het tweede scorepunt hoeft het woord of symbool voor rendement niet genoteerd te zijn.
• Als de kandidaat de waardes van Eaf en Eop omdraait, maximaal 2 scorepunten toekennen.
• Als de kandidaat de opgenomen energie van de generator heeft berekend met behulp van de in BINAS vermelde verbrandingswarmte van benzine, kunnen de drie scorepunten worden toegekend voor het opzoeken van de verbrandingswarmte, voor het omrekenen van de verbrandingswarmte of het volume, en voor de rest van de berekening.

Uitwerking

• Gegevens:

• Gevraagd:

• Formule:

• Uitwerking:

Omrekenen naar joule (optioneel):

• Controle: Door het rendement (< 100%) moet de opgenomen energie groter zijn dan de afgegeven energie (183 kWh > 33 kWh): dit klopt.

Elektriciteitscentrale#

Windmolen#

Video: Hoe werkt een windmolen?#

Willem Wever – Hoe werkt een windmolen?

Vragen#

1. Welke energie-omzetting vindt er in de windmolen plaats?
2. Welk onderdeel in de windmolen zorgt voor die energieomzetting?

K/6/6 Andere berekeningen met energie#

Bewegingsenergie#

Bewegingsenergie een windmolen van Nederland

Een van de grootste windmolens die in Nederland operationeel is, is, is de MHI Vestas V164. Deze windturbine heeft drie wieken. Een wiek heeft een massa van 35 ton. De tip van een wiek beweegt met een snelheid van 22 km/h.

→ Bereken de bewegingsenergie van de windmolen.

maximumscore 4

antwoord:

1. omrekenen van de eenheden
2. berekenen van de totale massa
3. toepassen van de formule
4. rest van de berekening juist

• Gegevens:

• Gevraagd:

• Formule:

• Uitwerking:

Totale massa:

Berekening:

Of (zonder tussentijds afronden)

• Controle:

Elektrische energie#

Waterkoker

Een waterkoker van 2000 W staat 5 minuten aan. Bereken de elektrische energie.

• Gegevens:

• Gevraagd:

• Formule:

• Uitwerking:

• Controle: de uitkomst is een logisch getal

Energieverbruik en kosten van gamen op een PlayStation 5

Je gamet op een PlayStation 5 gemiddeld 14 uur per week. Neem voor actief gamen een gemiddeld elektrisch vermogen van de PS5 van 200 W. De prijs per kWh is € 0,27.

→ Bereken de energiekosten voor het gamen na een jaar.

maximumscore 4

antwoord: €39,31 na een jaar

1. Berekenen van de totale tijd per jaar
2. Omrekenen van het vermogen naar kW
3. Gebruik van de formules
4. Rest van de berekening juist

• Gegevens:

• Gevraagd:

De kosten van het energieverbruik per jaar in euro’s (€).

• Formule(s):

• Uitwerking:

• Controle