Onderwijs op maat voor uitdaging en motivering 1

Rekenen met energie
Onderwijs op maat voor uitdaging en motivering
1.
Energie 2
"Een lamp met een vermogen van 40 watt staat 5 minuten aan.
Bereken de hoeveelheid energie die de lamp heeft omgezet (in
joule)."
E=?
P = 40 W
t = 5 min = 300s
E=Pxt
E = 40W x 300s
E = 12000Ws = 12.000J = 12 kJ
2.
Een televisie zet in 2 minuten 24 kJ aan elektrische energie om.
Bereken het vermogen
E = 24 kJ = 24.000 Ws
P=?
t = 2 min = 120s
P=E:t
P = 24.000 Ws : 120s
P = 200 W
3.
Een mobiele telefoon met een vermogen van 0,3 watt heeft 10.800
joule aan elektrische energie omgezet.
Bereken hoe lang de telefoon heeft aangestaan. Geef je antwoord
in uren.
E = 10.800 J = 10.800 Ws
P = 0,3 W
t=?
t=E:P
t = 10.800Ws : 0,3W
t = 36000s = 10h
2 HAVO/VWO H2 Energie Natuurkunde Overal
Blz. 1
Rekenen met energie
Onderwijs op maat voor uitdaging en motivering
Energie 2
4.
Een elektrisch kachel met een vermogen van 1500 watt heeft een
week aangestaan.
Bereken de hoeveelheid energie die de kachel heeft omgezet in
kWh.
E=?
P = 1500 W = 1,5 kW
t = 24h x 7 = 168h
E=Pxt
E = 1,5 kW x 168
E = 252 kWh
5.
Eén kilowattuur kost 20 cent.
Bereken hoeveel de energie van de kachel uit opgave 4 gekost
heeft.
Bedrag = 252 kWh x € 0,20 = € 50,4
6.
Een koelkast heeft een vermogen van 300 watt en staat ieder uur
een kwartier aan. Een lamp heeft een vermogen van 100 watt en
staat altijd aan.
Bereken welk apparaat per dag de meeste energie verbruikt.
Koelkast
Lamp
E=?
E=?
P = 300 W = 0,3 kW
P = 100 W = 0,1 kW
t = 24 x0,25h = 6h
t = 24h
E=Pxt
E=Pxt
E = 0,3 kW x 6h
E = 0,1 kW x 24h
E = 1,8 kWh
E = 2,4 kWh
De lamp verbruikt de meeste energie
7.
De stroomsterkte door een lampje is 0,3 A. De spanning over het
lampje is 6,0 V. Het lampje staat 10 minuten aan.
Bereken de hoeveelheid energie die het lampje na 10 minuten heeft
omgezet. P = U x I ( U in V en I in A)
Vermogen
Energie
P=?
E=?
U=6V
P = 1,8 W
I = 0,3 A
t = 10 min = 600s
P=UxI
E=Pxt
P = 6V x 0,3A
E = 1,8 W x 600s
P = 1,8 W
E = 1.080 Ws
2 HAVO/VWO H2 Energie Natuurkunde Overal
Blz. 2
Rekenen met energie
Onderwijs op maat voor uitdaging en motivering
8.
Energie 2
Invullen
a. Een gloeilamp van 75 W neemt 75 Joule elektrische energie per
seconde op.
E
E
P
P
P
=Pxt
= 75W x 1s = 75 Ws = 75 J
=E:t
= 75 J : 1s
= 75 J/s = 75 W
b. Op de energierekening wordt de elektrische energie aangegeven in
kWh.
c. 1 kWh = 3,6 · 106 J.
9.
1 kW·h = 1000 W ·x 1 h =
1000 W x 3600 s =
3600 000 Ws = 3600 000 J = 3,6 · 106 J
Strijkijzers en broodroosters
Achter op het strijkijzer staat 1200W
a) Je bent een half uur aan het strijken.
Hoeveel elektrische energie heb je
verbruikt in Joule?
E=?
P = 1200 W
t = 30min = 1800s
E=Pxt
E = 1200 W x 1800s
E = 2,16 MWs = 2,16 MJ
b. Hoeveel elektrische energie is dit in
kWh?
E=?
P = 1200 W = 1,2 kW
t = 30min = 0,5h
E=Pxt
E = 1,2 kW x 0,5h
E = 0,6 kWh
2 HAVO/VWO H2 Energie Natuurkunde Overal
Blz. 3
Rekenen met energie
Onderwijs op maat voor uitdaging en motivering
Energie 2
c. Een brood roosteren duurt 6 minuten. Bereken hoeveel elektrische
energie je verbruikt in Joule.
E=?
P = 600 W
t = 6min = 360s
E=Pxt
E = 600W x 360s
E = 216 kWs = 216 kJs
d. Een brood roosteren duurt 6 minuten. Bereken hoeveel elektrische
energie je verbruikt in kWh.
kWs : 3600 = kWh
216 kW : 3600 = 0,06 kWh
2 HAVO/VWO H2 Energie Natuurkunde Overal
Blz. 4
Rekenen met energie
Onderwijs op maat voor uitdaging en motivering
Energie 2
10. Water verwarmen
Els heeft 150 g water verwarmd in een waterkoker. Het water
heeft 157.500 J nodig om in 15 min aan de kook gebracht te
worden.
a) Bereken het vermogen van het verwarmingselement.
E = 157.500 J = 157.500 Ws
P=?
t = 15min = 900s
P=E:t
P = 157.500 Ws : 900s
P = 175 W
b) Je uitkomt bij vraag a zal iets te laag zijn, vergeleken met het
werkelijke vermogen. Waaraan ligt dat?
Het rendement zal geen 100% zijn.
Met andere woorden er zal energieverlies optreden
11. Wasmachine
Een wasmachine moet 5,0 liter water in 10 minuten kunnen verhitten
van 10 C° tot 90 C°. daarvoor is 1,68MJ nodig
Welk vermogen de verwarmingselementen van de wasmachine op zijn
minst moet hebben.
E = Q = 1 680 000 J = 1 680 000 Ws
P=?
t = 10 min = 600 s
P=E:t
P = 1 680 000 Ws : 600 s
P = 2800 W
12. Waterkoker (VWO)
In een elektrische waterkoker (2,0 kW) wordt 800 g water opgewarmd
van 12 C° tot 100 C°. Het water heeft 295680 J nodig om op te
warmen.
2 HAVO/VWO H2 Energie Natuurkunde Overal
Blz. 5
Rekenen met energie
Onderwijs op maat voor uitdaging en motivering
Energie 2
a) Bereken hoe lang de waterkoker daarover doet.
Ga er van uit dat er geen energie verloren gaat
E = 295680 Ws
P = 2,0 kW = 2000 W
t=?
t=E:P
t = 295680 : 2000
t = 148 s
b) Zal het opwarmen van het water in werkelijkheid langer of korter
duren? Leg je antwoord uit.
Langer. Een deel van de warmte zal worden afgegeven aan
de omgeving tijdens het verwarmen. Er is dus
warmteverlies.
13. De Mixer
Ronald voert een experiment uit om het vermogen van een mixer te
bepalen. Hij sluit de mixer via een kWh-meter aan op het lichtnet. Op de
kWh-meter staat dat de schijf in de meter 600 rondjes draait per kWh
verbruikte energie. Hij laat de mixer 2 minuten draaien en noteert dat
de schijf 3 rondjes heeft gedraaid.
a) Bereken de elektrische energie die hij verbruikt tijdens het mixen.
1 kWh komt overeen met 600 rondjes
aantal rondjes = 3
E = 3/600 kWh = 0,005 kWh
b) Bereken het vermogen van mixer.
P=?
t = 2min = 2/60 h = 0,033 h
P=E:t
P = 0,005 kWh : 0,033h
P = 0,15 kW = 150W
2 HAVO/VWO H2 Energie Natuurkunde Overal
Blz. 6
Rekenen met energie
Onderwijs op maat voor uitdaging en motivering
Energie 2
14. Keukenboiler (VWO)
In huis wordt een 10-liter-boiler aangesloten. Het
water wordt van 15 C° opgewarmd tot 85 C°.
Het water neemt 2940000 J = 2,94 ×106 J op
om zo warm te worden.
De boiler heeft een elektrisch vermogen van
1800 W.
Bereken hoeveel tijd de boiler voor het
verwarmen nodig heeft, als er geen energie
verloren gaat.
E = 2,94 ×106 J = 2,94 ×106 Ws
P = 1800 W
t=?
t=E:t
t = 2,94 ×106 Ws : 1800W
t = 1633s = 27min
2 HAVO/VWO H2 Energie Natuurkunde Overal
Blz. 7