5 januari 2021

hoe kan het dat onze energie opraakt?

Technology vector created by macrovector - www.freepik.com

Polly Translate
Voiced by Amazon Polly

hoe kan het dat onze opraakt? terwijl er een wet is die zegt dat dat niet kan.

ik zou het erg op prijs stellen als u het antwoord naar mar*****an_i**en@hot**il.com kunt sturen alvast bedankt voor uw hulp.met vriendelijke groeten martijn van ingen(17jaar)

Hallo Martijn, er is geen wet die zegt dat energie niet op kan raken. Er is wel een wet die zegt dat energie nooit verloren gaat :: De wet van het behoud van energie :: Wat is nu precies het verschil ??

N.B.  Als lid krijg je automatisch bericht als je vraag beantwoord wordt.  Word lid !! (gratis voor niets !!)

Bij energie denk je al gauw aan energiebedrijven, elektrisch en gas etc. Energie kan echter in verschillende vormen voorkomen o.a. als magnetische energie, als stralingsenergie, als kinetische (bewegings) of potentiële energie, als thermische energie (warmte) enz. Volgens een ervaringswet, de wet van behoud van energie, kan geen energie verloren gaan en omgekeerd kan er geen energie uit het niets ontstaan.

Wel is het mogelijk de ene vorm van energie in een andere te doen overgaan. Zo kan mechanische energie worden omgezet in thermische energie (wrijving – weerstand) of in elektrische energie (generator), chemische energie in thermische energie (verbranding van brandstof) of in elektrische energie (galvanisch element). Bij al deze omzettingen geldt de wet van behoud van energie. De technische warmteleer behandelt de problemen die samenhangen met de omzetting van thermische energie in mechanische en omgekeerd. Hierbij gaat men uit van twee hoofdwetten. Deze kunnen niet worden bewezen, maar ze ontlenen hun kracht aan het feit dat geen enkel met deze twee hoofdwetten en de daaruit afgeleide wetten ooit in tegenspraak is geweest.

De wet van behoud van energie staat in de warmteleer bekend als de eerste hoofdwet. De tweede hoofdwet drukt uit dat het onmogelijk is om een gegeven warmtehoeveelheid volledig in arbeid om te zetten. Steeds zal een gedeelte van de toegevoerde energie ongebruikt moeten worden afgevoerd.

Hoe werken deze wetten nu in de praktijk? Laten we als voorbeeld aardgas als brandstof nemen. Hiermee kun je verschillende dingen doen. Je kunt je huis er mee verwarmen, je kunt er een op laten rijden of je kunt er mee in een elektriciteits centrale. Bij deze laatste twee, auto en centrale, zet je de chemische energie in de brandstof om thermische energie en vervolgens in mechanische energie. Bij de centrale zet je de mechanische energie vervolgens nog om naar electrische energie. Het omzetten van thermische energie naar mechanische energie gebeurt niet volledig, d.w.z. dat slechts een deel van de thermische energie omgezet wordt in mechanische energie en de rest in (nutteloze) warmte. Als we dus zeggen dat een auto een rendement heeft van 30 % dan betekend dat, dat 30 % van de energie in het gas wordt omgezet in nuttige arbeid (kinetische ofwel bewegings) energie, en dat de rest (70 %) in warmte (koelwater en hete uitlaatgassen) wordt omgezet. Er gaat dus geen energie verloren, alleen er onstaat een nutteloos restproduct (warmte) waar je verder niets meer mee kunt. ’s Winters kun je er je auto nog mee verwarmen, maar ’s zomers heb je er al helemaal niets aan.

Warmte is dus (meestal) een restproduct bij omzetting van thermische naar mechanische energie. Wat dat betreft is het dus energie technisch gezien zonde om met aardgas je huis te verwarmen. Met een hoogwaardige brandstof maak je rechtsteeks een restproduct waar je niets meer mee kunt, d.w.z. met de warmte die je maakt kun je geen mechanische energie meer maken. Men noemt dit ook wel het isentropische rendement. De entropie is al het ware de kwaliteit van de warmte. Je kunt dus met aardgas je cv verwarmen, maar je kunt met hetzelfde aardgas ook het water verwarmen tot 500 ºC en een druk van 100 bar. De entropie is in het laatse geval een stuk hoger en met deze hoge druk stoom kun je een turbine of stoomtrein aandrijven, ofwel je kunt mechanische energie maken. Hoe hoger de druk en de temperatuur deste hoger is ook het rendement. Wat dat betreft heeft een “warmte-kracht” centrale (WKC) dan ook een hoog isentropisch rendement, en werd dit door de overheid gesubsidieerd. In een WKC wordt eerst electriciteit gemaakt en de restwarmte wordt niet weggegooid met het koelwater, maar nuttig gebruikt voor de verwarming van huizen zoals in Almere.

Uiteindelijk wordt alle energie omgezet in warmte van een steeds lager niveau. In een auto gooi je direkt als 70 % van de energie weg (je warmt de buitenlucht op met de uitlaatgassen en koelwater) en met de 30 % mechanische energie die overblijft maakt je kinetische (snelheids) energie. Als je echter met 120 km/uur over de weg rijdt doe je niks anders dan het overwinnen van de luchtweerstand. En weerstand betekend warmte. Met de kinetische energie maak je dus dus lucht warm. Bij een auto merk je dat niet direkt zo, maar bij de space shuttle is goed te zien dat de wrijvingsweerstand warmte opwekt. Als je besluit om met 120 km/uuur (=33 m/sec) tegen een muur op te botsen, om de airbags te testen, dan wordt alle kinetische energie direkt omgezet in warmte: de kinetische energie van een auto van 1000 kg   = ½ * m * v² = ½ * 1000* 33² = 544500 Nm (J) = 544,5 kNm (kJ). Deze warmte wordt opgenomen door de auto. Als de soortelijke warmte van het ijzer 0,46 kJ/kg.graad is, dan heb je: * s.w. = 1000* 0,46 = 460 kJ nodig om de auto 1 graad op te warmen. Na de botsing zal de auto dan 544,5 / 460  = 1,2 graden warmer zijn geworden. Handiger is het natuurlijk om te remmen, zodat alleen je remschijven warmer worden.

Je ziet dus dat alle energie omgezet wordt (uiteindelijk allemaal in warmte). Er gaat geen energie verloren, alleen er onstaat energie waar je verder niks meer aan hebt of wat mee kunt.

**arjen**