Energie omzetten
Energie gaat nooit verloren, ze wordt omgezet van de ene vorm in de andere. Een deel wordt bijna altijd warmte die je niet meer kunt gebruiken.
Waarom
Waarom stuitert een bal die je laat vallen nooit hoger terug dan de hoogte waar je hem losliet?
Laat een bal vallen en kijk goed. Na de eerste bots komt hij minder hoog, na de tweede nog minder, tot hij stil blijft liggen. Nooit springt hij vanzelf hoger dan waar hij begon.
De bal had bovenaan een voorraad energie door zijn hoogte. Tijdens de val wordt die energie omgezet in beweging. Bij elke bots wordt een deel warmte en geluid. Die energie is niet verdwenen, maar de bal kan ze niet meer gebruiken om omhoog te springen.
Zie het
Kies met het schuifje hoe hoog de bal op de helling start en zet de wrijving aan of uit. Volg de staafjes: zwaarte-energie, bewegingsenergie en warmte tellen altijd samen op tot hetzelfde totaal.
- zwaarte-energie: 0 J
- bewegingsenergie: 1470 J
- warmte: 0 J
Beschrijving van het beeld
Een bal rolt een helling af en weer op. Drie staafjes tonen de zwaarte-energie, de bewegingsenergie en de warmte. Bovenaan is bijna alles zwaarte-energie, onderaan bijna alles bewegingsenergie. Zonder wrijving komt de bal even hoog terug. Met wrijving groeit het staafje warmte en komt de bal telkens minder hoog. De drie staafjes samen blijven altijd even groot.
Snap het
Energie is wat nodig is om iets te laten gebeuren: iets bewegen, opwarmen, laten branden of laten groeien. Je kunt energie niet zien, maar je merkt wel wat ze doet.
Energie bestaat in verschillende vormen. Bewegingsenergie heeft alles wat beweegt. Zwaarte-energie heeft iets dat hoog ligt en kan vallen. Warmte, licht en geluid zijn ook vormen van energie. Elektrische energie komt uit het stopcontact of een batterij. Chemische energie zit opgeslagen in voeding, brandstof en batterijen.
Bij alles wat gebeurt, wordt energie omgezet. Een lamp zet elektrische energie om in licht en warmte. Je spieren zetten chemische energie uit je eten om in bewegingsenergie. Een windmolen zet bewegingsenergie van de wind om in elektrische energie.
De belangrijkste regel: energie kan niet ontstaan uit niets en kan niet verdwijnen. Dat heet de wet van behoud van energie. Wel gaat er bij elke omzetting een deel naar een vorm die je niet wilde, meestal warmte. Het rendement zegt welk deel nuttig wordt gebruikt. Een ledlamp heeft een veel hoger rendement dan een oude gloeilamp.
Hoeveel elektrische energie een toestel verbruikt, hangt af van zijn vermogen en hoe lang het werkt: E=
Energie gaat niet verloren, ze wordt omgezet. E=
Uitgewerkt voorbeeld
Een waterkoker van 2000 W staat 3 minuten aan. Hoeveel elektrische energie verbruikt hij in kWh?
Zet het vermogen om naar kilowatt.
2000W=
2kW Zet de tijd om naar uur.
3min=
3/60= 0,05h Gebruik de formule.
E=
P× t= 2× 0,05= 0,1 - Antwoord
De waterkoker verbruikt 0,1 kWh.
Doe het
Kies een niveau. Je krijgt telkens een nieuwe opgave, die meteen nagekeken wordt.
Misvattingen
Fout: Energie raakt op of verdwijnt.
Als je batterij leeg is, is de energie niet weg. Ze is omgezet in licht, beweging en vooral warmte in de omgeving.
Juist: Energie wordt omgezet, nooit vernietigd. Wat opraakt, is de energie in een vorm die we kunnen gebruiken.
Fout: Een toestel met een groot vermogen verbruikt altijd veel energie.
Een waterkoker heeft een groot vermogen, maar staat maar enkele minuten aan. Een koelkast heeft een klein vermogen, maar werkt dag en nacht.
Juist: Het verbruik hangt af van het vermogen en van de tijd: E=
P× t. Fout: Met een slimme machine kun je meer energie terugkrijgen dan je erin stopt.
Dan zou er energie uit niets ontstaan. Dat is nog nooit gemeten, en elke machine verliest altijd een beetje als warmte.
Juist: Het rendement is altijd kleiner dan 100 procent.
Proef thuis
De bal die nooit hoger komt
Wat je nodig hebt
- een stuiterbal of tennisbal
- een meetlint of een lat
- een gladde, harde vloer
- een helper
- papier en een potlood
Zo doe je het
- Laat je helper het meetlint rechtop tegen een muur houden.
- Houd de bal precies op 1 m hoogte en laat hem los, zonder te gooien.
- Kijk hoe hoog de bal na de eerste bots terugkomt en schrijf het op.
- Herhaal het drie keer en neem het gemiddelde.
- Probeer het ook op een tapijt of op gras en vergelijk.
Veilig: Werk in een ruimte waar niets kan breken en waar niemand kan struikelen. Klim niet op een stoel om de bal hoger te laten vallen.
Wat zie je, en waarom?
De bal komt nooit hoger dan 1 m terug, en op een zacht tapijt nog minder hoog. Bij elke bots wordt een deel van de energie omgezet in warmte en geluid, zodat er minder overblijft om omhoog te springen.
In het echt
- Een kar op de kermis wordt eerst omhoog getrokken. Bovenaan heeft ze veel zwaarte-energie, die in de afdaling omgezet wordt in snelheid.
- De windmolens voor de kust van Oostende zetten de beweging van de wind om in elektrische energie voor duizenden gezinnen.
- Op de energiefactuur thuis staat hoeveel kWh je gezin heeft verbruikt. Elke kWh kost geld, daarom loont het om lichten uit te doen.
- Bij het remmen van je fiets worden de remblokjes warm. Je bewegingsenergie wordt warmte.
Geschiedenis
In de negentiende eeuw toonde de Engelse brouwer en natuurkundige James Prescott Joule met proeven aan dat beweging omgezet kan worden in warmte. Zo werd duidelijk dat warmte een vorm van energie is. De eenheid van energie, de joule, is naar hem genoemd.
Aan tafel
Welke toestellen in ons huis zetten elektrische energie om in warmte, en welke in beweging?
Een vraag om samen over te praten, voor ouders en kinderen. Er is geen fout antwoord.