- Scholieren.com

Natuurkunde hoofdstuk 2 Energie en warmte.
Warmte en temperatuur.
Warmte is de hoeveelheid energie die verplaatst wordt van voorwerpen met een
hoge temperatuur naar voorwerpen met een lage. De temperatuur van een stof
is een maat voor de gemiddelde kinetische energie van de moleculen.
T(K) = t(°C) + 273,15.
Warmtetransport.
Warmtegeleiding: metaalionen krijgen meer kinetische energie  gaan harder
trillen  meer ruimte nodig  geven kinetische energie door het trillen 
warmtegeleiding.
Warmtestroming: als water onder in een buis verwarmd wordt  moleculen
gaan sneller bewegen  water zet uit  kleinere dichtheid dan het nog koude
water erboven  warme water stijgt op.
Warmtestraling: als dat op een voorwerp valt stijgt de temperatuur.
Het verhinderen van energieverlies via warmtegeleiding, stroming en straling is
warmte-isolatie.
Warmte opnemen en afstaan.
Een calorimeter of joulemeter meet hoeveel warmte een vloeistof of voorwerp
heeft opgenomen. Calorimeter: een soort thermoskan met gaatjes in de deksel
voor een verwarmingselement, een roerder of een thermometer. Hoeveelheid
toegevoerde warmte Q is gelijk aan de hoeveelheid energie die wordt
omgezet. Q = Eel = P · t (P=vermogen). Hoeveelheid warmte voor een bepaalde
temperatuurstijging is recht evenredig met de massa van de vloeistof.
Q = c · m · ΔT. Constante c is de soortelijke warmte van de gebruikte stof.
Soortelijke warmte geeft aan hoeveel warmte nodig is om 1kg van de stof 1
kelvin te laten stijgen. Als er veel verschillende stoffen zijn is er geen soortelijke
warmte, maar warmtecapaciteit C (J/K). Deze geeft ook aan hoeveel warmte
nodig is om 1 kg 1 kelvin te laten stijgen. C =
Q
.
ΔT
Beker met water in magnetron:
Emagn = Qwater + Qbeker. Emagn = P · t. Energiebalans: de energie die de magnetron
afstaat is gelijk aan de energie die de beker en het water opnemen. Qop = Qaf.
Warmtehuishouding van de aarde.
De energie van de zon straalt warmte naar de aarde. De energie die de zon
levert verschilt door (5° meer of minder):
1 Soms ellipsvormige baan, soms cirkelvormige baan om de zon.
2 De scheefstand van de aarde verandert.
3 Precessie: de aarde staat niet altijd in dezelfde richting scheef, maar draait
om een verticale as.
De aarde straalt zelf ook energie uit, de warmte-uitstraling is recht evenredig
met de absolute temperatuur4. Albedo is de verhouding tussen de weerkaatste
lichtenergie en de toegevoerde energie. Bij het broeikaseffect absorberen en
weerkaatsen de gassen CO2, waterdamp en methaan de infraroodstraling. Bij de
evenaar wordt de lucht verwarmd, deze stijgt op  lagedrukgebied boven de
zee. Bij de polen koelt de lucht af  hogedrukgebied. Thermohaline
stromingen in de zee worden veroorzaakt door het verschil in dichtheid
(zoutgehalte) en het verschil in temperatuur. De warmtehuishouding werkt met
terugkoppeling. Positief: T stijgt  poolijs smelt  meer wateroppervlak 
albedo neemt af  T nog hoger. Negatief: T hoger door broeikaseffect  meer
planten  meer CO2 opname  broeikaseffect neemt af.
Rendement en duurzame energie.
Door het rendement te verbeteren ontstaat er minder afvalwarmte, warmte
die vrij komt en niet nuttig wordt gebruikt. Rendement η = Enuttig/Ein · 100%.
Of η = Pnuttig/Pin · 100%.
Energiehuishouding van het menselijk lichaam.
ADP + fosfaat + energie  ATP. Energie voor het omzetten komt uit
voedingsstoffen (koolhydraten, vetten en eiwitten) en uit glucose, glycogeen,
vetzuren, kreatine en kreatinefosfaat. Als je gaat bewegen zijn er vier processen:
1 ATP  ADP + energie.
2 ADP + kreatinefosfaat  ATP + kreatine.
3 Glycogeen wordt omgezet in andere stoffen, de energie die vrijkomt wordt
gebruikt om ADP om te zetten in ATP.
4 ‘Losse’ glucose en vetzuren worden omgezet om energie te leveren, hierbij is
zuurstof nodig, het is een verbranding.
De minimale hoeveelheid energie die wordt verbruikt in rust is het basale
metabolisme. Voor een bepaalde activiteit levert het lichaam een bepaald
vermogen, dit vermogen kan je beïnvloeden door te gaan trainen. Vier vijfde
deel van de energie die vrijkomt bij het omzetten van ATP naar ADP komt vrij in
de vorm van warmte, deze warmte moet ook weer worden afgevoerd.