Verbranden en verwarmen: energie omzetten en rendement
In deze les leer je hoeveel energie vrijkomt bij het verbranden van een brandstof en hoe je het rendement van een verwarmingsproef berekent. Dit komt in het centraal examen terug bij practicumvragen over verwarmen met een brander.
Bij verbranden wordt chemische energie omgezet in warmte. Hoeveel energie er vrijkomt, hangt af van de brandstof en de hoeveelheid. De verbrandingswarmte van een stof staat in BINAS en geeft aan hoeveel energie er vrijkomt per gram (J/g) of per cm³ (J/cm³). De energie die vrijkomt bereken je met: energie = verbrandingswarmte × hoeveelheid.
Volgens de wet van behoud van energie gaat energie niet verloren, maar wordt ze omgezet in een andere vorm. Bij het verwarmen van water met een brander is niet alle energie nuttig. Een deel gaat naar de omgeving. Daarom kijken we naar het rendement.
Het rendement geeft aan welk deel van de energie nuttig is terechtgekomen: η = Eaf / Eop. Hierin is Eaf de nuttige (afgegeven) energie, bijvoorbeeld de energie die het water opneemt, en Eop de energie die de brandstof levert. Het rendement is altijd kleiner dan 100%. Als je het rendement als percentage wilt, vermenigvuldig je de uitkomst met 100%.
Bij temperaturen gebruik je in berekeningen de temperatuur in kelvin: T(K) = T(°C) + 273.
Onthoud
Bij verbranden wordt chemische energie omgezet in warmte.
Energie die vrijkomt = verbrandingswarmte × hoeveelheid brandstof.
Volgens de wet van behoud van energie gaat energie niet verloren, ze verandert van vorm.
Rendement η = Eaf / Eop; het rendement is altijd kleiner dan 100%.
Bij het rekenen met temperatuur gebruik je T(K) = T(°C) + 273.
Voorbeeld uit een echt examen
ex2
Bereken het rendement van het verwarmen van water met de gasbrander in deze proef.
- 1
Formule: η = Eaf / Eop · 100%.
Veelgemaakte fouten
Je past de formule om: deel altijd de afgegeven energie door de energie van de brandstof (Eaf / Eop), anders komt er een rendement boven de 100% uit.
Je vergeet de verbrandingswarmte uit BINAS op te zoeken of gebruikt de verkeerde eenheid; let op of de tabel per gram of per cm³ geeft en gebruik de hoeveelheid in dezelfde eenheid.
Je vergeet het rendement als percentage te schrijven; vermenigvuldig de uitkomst van de breuk met 100%.
Snel checken
Een brander levert 2,0 kJ aan energie en het water neemt daarvan 1,5 kJ op. Wat is het rendement van het verwarmen?
Een brandstof heeft een verbrandingswarmte van 40 kJ/g. Hoeveel energie komt er vrij bij de verbranding van 0,5 g van deze brandstof?