We gebruiken het woord 'energie' vaak in onze dagelijkse gesprekken. Er zijn veel verschillende vormen van energie die we dagelijks gebruiken om te bewegen, praten, koken, springen, of om licht, verwarming, muziek en tv aan te zetten. In deze les leren we over energie en de verschillende vormen ervan aan de hand van situaties die je in het dagelijks leven tegenkomt.
Laten we beginnen.
Energie zorgt ervoor dat dingen gebeuren. Elke keer dat iets beweegt, is dat dankzij energie. Elke keer dat iets warmer wordt, is dat dankzij energie. Elke keer dat iets geluid maakt, is dat dankzij energie. We gebruiken energie om te denken, te spelen en te praten. Sterker nog, elke keer dat we iets doen, gebruiken we energie!
We gebruiken energie om onze huizen, scholen en kantoren te verwarmen en te koelen. We gebruiken energie voor verlichting en apparaten. Energie zorgt ervoor dat onze voertuigen rijden, vliegtuigen vliegen, boten varen en machines draaien.
Alle levende wezens hebben ook energie nodig. Planten gebruiken het licht van de zon om te groeien. Dieren en mensen eten de planten en gebruiken de opgeslagen energie. Voedsel is brandstof voor de energiebehoefte van ons lichaam.
Heb je gemerkt dat je lichaam na een intensieve voetbalwedstrijd (of welke sport dan ook) warm aanvoelt? Dat komt doordat je lichaam warmte-energie produceert.
Simpel gezegd is energie het vermogen om arbeid te verrichten. Energie bestaat in vele verschillende vormen en we gebruiken het op vele manieren. Laten we eens kijken naar enkele voorbeelden uit ons dagelijks leven:
Wat heeft meer energie: een vliegtuig dat door de lucht vliegt of een boek dat van een tafel valt? Het vliegtuig dat door de lucht vliegt heeft meer energie omdat het veel sneller vliegt dan een boek, en ook omdat het vliegtuig zwaarder is dan het boek.
Krijgt of verliest warme chocolademelk warmte-energie wanneer deze afkoelt? Het warmteverlies komt doordat de melk zijn warmte-energie (oftewel warmte) afgeeft aan de omgeving en geen warmte-energie meer opneemt van de stijgende temperatuur van het fornuis.
Hoe denk je dat koffiezetapparaten of tv's beginnen te werken als ze in het stopcontact zitten? Dat komt doordat elektrische energie door elektriciteitsleidingen stroomt en vervolgens allerlei verschillende apparaten van stroom voorziet.
Welk geluid heeft meer energie: de claxon van een vrachtwagen of een waterfontein? De claxon heeft meer energie, want hoe luider iets is, hoe meer geluidsenergie het heeft.
De energie die een object bezit, wordt gemeten in termen van zijn vermogen om arbeid te verrichten. De eenheid van energie is daarom dezelfde als die van arbeid, namelijk joule (J). 1 joule (J) is de energie die nodig is om 1 joule arbeid te verrichten. Een joule verwijst naar de hoeveelheid energie die aan een lichaam wordt doorgegeven door het te verplaatsen over een afstand van 1 meter tegen een kracht van 1N in. Er wordt een grotere eenheid van energie gebruikt, namelijk kilojoule (kJ). 1 kJ = 1000 J.
Kinetische energie - Alles wat beweegt, gebruikt kinetische energie. Voorbeelden van kinetische energie zijn bijvoorbeeld vliegen met een vliegtuig, ballen gooien, hardlopen, fietsen, enz. Een rijdende auto op de weg heeft kinetische energie, terwijl een geparkeerde auto dat niet heeft. Dit betekent dat kinetische energie alleen bestaat wanneer een lichaam of object beweegt. Wanneer een object in rust is, wordt de kinetische energie nul. Dit betekent dat wanneer Beweging = 0, de Kinetische Energie = 0 is. De waarde varieert van nul tot een positieve waarde. Voorbeeld: een kind dat schommelt. Ongeacht of de schommel vooruit of achteruit beweegt, de waarde van de kinetische energie is nooit negatief.
Potentiële energie – Dit is de energie van de positie van een object. Voorbeeld: Wanneer een kind dat op een schommel schommelt de top van de boog bereikt, heeft het maximale potentiële energie. Dichter bij de grond is de potentiële energie minimaal (0). Een ander voorbeeld is het gooien van een bal in de lucht. Op het hoogste punt is de potentiële energie het grootst. Terwijl de bal stijgt of daalt, heeft deze een combinatie van potentiële en kinetische energie.
Mechanische energie – Dit is de energie die voortkomt uit de beweging of de locatie van een object. Mechanische energie is de som van kinetische energie en potentiële energie. Voorbeelden: Een object dat mechanische energie bezit, heeft zowel kinetische als potentiële energie, hoewel de energie van een van beide vormen gelijk kan zijn aan nul. Een rijdende auto heeft kinetische energie. Als je de auto een berg oprijdt, heeft hij kinetische en potentiële energie. Een boek op een tafel heeft potentiële energie.
Chemische energie - Chemische energie is de energie die is opgeslagen in de verbindingen tussen atomen en moleculen. Wanneer deze chemische reactie plaatsvindt, komt deze energie vrij. We gebruiken chemische energie in onze auto in de vorm van brandstof (benzine/diesel) om te rijden. Batterijen, biomassa, olie, aardgas en steenkool zijn voorbeelden van opgeslagen chemische energie. Voedsel is ook een goed voorbeeld van opgeslagen chemische energie. Deze energie komt vrij tijdens de spijsvertering.
Elektrische energie - Energie die wordt opgewekt door kleine geladen deeltjes, elektronen genaamd. Een bliksemschicht is een vorm van elektrische energie. Bijna al onze apparaten, zoals laptops, koffiezetapparaten, mobiele telefoons, stofzuigers en televisies, werken op elektriciteit.
Warmte-energie – Dit wordt ook wel thermische energie genoemd. De energie die vrijkomt bij een brand is thermische energie. Het weerspiegelt het temperatuurverschil tussen de twee systemen. Zoals we weten, bestaat materie uit moleculen. Wanneer we de temperatuur van materie verhogen, trillen de deeltjes sneller. Warmte-energie is de energie die vrijkomt bij de temperatuur van materie. Een kop hete koffie, elektrische of gasfornuizen, een kachel, enz. zijn voorbeelden van thermische energie.
Lichtenergie - Dit staat ook bekend als stralingsenergie. De aarde haalt veel energie uit het licht van de zon. Planten gebruiken lichtenergie van de zon en zetten deze om in chemische energie (voedsel) die hen helpt groeien. Dit staat bekend als fotosynthese.
Geluidsenergie – Hoe harder we schreeuwen, hoe meer geluidsenergie we gebruiken. Alles wat je hoort, is geluidsenergie. Naast onze stemmen zijn er nog veel meer voorbeelden van geluidsenergie: in je handen klappen, gitaar spelen, blaffende honden, enzovoort.
Kernenergie – Kernenergie wordt opgeslagen in de kern van atomen. Deze energie komt vrij wanneer de kernen samensmelten (fusie) of splijten (fissie). Bijvoorbeeld: kernsplijting, kernfusie en kernverval zijn voorbeelden van kernenergie. Atoomexplosie en de energie van een kerncentrale zijn specifieke voorbeelden van dit type energie. Kerncentrales splijten de kernen van uraniumatomen om elektriciteit op te wekken.
Elektromagnetische energie – Elektromagnetische energie of stralingsenergie is energie afkomstig van licht of elektromagnetische golven. Bijvoorbeeld: elke vorm van licht bevat elektromagnetische energie, inclusief delen van het spectrum die we niet kunnen zien. Radiostraling, gammastraling, röntgenstraling, microgolven en ultraviolet licht zijn enkele voorbeelden van elektromagnetische energie.
Zwaartekrachtenergie – Energie die verband houdt met zwaartekracht heeft betrekking op de aantrekkingskracht tussen twee objecten op basis van hun massa. Het kan dienen als basis voor mechanische energie, zoals de potentiële energie van een object op een plank of de kinetische energie van de maan in een baan om de aarde. Bijvoorbeeld: zwaartekrachtenergie houdt de atmosfeer van de aarde vast.
Ionisatie-energie – Dit is de energievorm die elektronen aan de kern van het atoom, ion of molecuul bindt. Voorbeeld: De eerste ionisatie-energie van een atoom is de energie die nodig is om één elektron volledig te verwijderen. De tweede ionisatie-energie is de energie die nodig is om een tweede elektron te verwijderen en is groter dan de energie die nodig is om het eerste elektron te verwijderen.
De wet van behoud van energie stelt dat energie nooit kan worden gecreëerd of vernietigd, maar alleen van de ene vorm in de andere kan worden omgezet. Een voorbeeld is de chemische energie in voedsel die wordt omgezet in kinetische energie wanneer we bewegen.
Massa is nauw verbonden met energie. Door de gelijkwaardigheid tussen massa en energie heeft elk stilstaand object met massa een equivalente hoeveelheid energie, die rustenergie wordt genoemd. Rustmassa verwijst naar de massa van een stilstaand lichaam. Een toename van de energie van het lichaam boven de rustenergie zal de totale massa van het object verhogen. Bijvoorbeeld: het verwarmen van een object leidt tot een energietoename die meetbaar is als een kleine massatoename.
DUURZAME ENERGIE
Hernieuwbare energie is energie die wordt opgewekt uit bronnen die niet uitgeput raken of binnen een mensenleven weer aangevuld kunnen worden. De meest voorkomende voorbeelden zijn wind, zon, geothermische energie, biomassa en waterkracht.
Zonne-energie verwijst naar de energie die de zon levert. Het kan worden omgezet in elektrische, thermische en chemische energie. Zonnepanelen worden bijvoorbeeld gebruikt om zonne-energie op te wekken en vervolgens om te zetten in elektrische energie. Deze energie kan worden gebruikt voor verlichting of verwarming. Zonne-energie wordt ook gebruikt in elektrische apparaten zoals mobiele telefoons. Deze energiebron is zeer overvloedig aanwezig in tropische gebieden, waar het traditioneel wordt gebruikt voor het drogen van gewassen zoals koffie, maïs en rijst. Enkele voordelen van deze energiebron zijn dat het goedkoop en onuitputtelijk is, dat er een breed scala aan bronnen beschikbaar is en dat het een schone energiebron is.
Windenergie verwijst naar energie uit de wind. Windmolens worden gebruikt om windenergie om te zetten in mechanische energie die op verschillende manieren kan worden gebruikt. Denk bijvoorbeeld aan het opwekken van elektriciteit, het malen van granen en het oppompen van water. Windenergie wordt al eeuwenlang gebruikt voor het voortstuwen van zeeschepen zoals dhows en schepen. Gebieden met open landschappen zijn de belangrijkste potentiële gebieden voor windenergie.
Energie die uit water wordt gewonnen, wordt waterkracht genoemd. Het ontstaat wanneer water in beweging is. Water dat met hoge snelheid stroomt, heeft veel kinetische energie die arbeid kan verrichten. De kracht van water kan bijvoorbeeld worden gebruikt om graanmolens te laten draaien. De energie wordt ook gebruikt om turbines aan te drijven die waterkracht opwekken.
NIET-HERNIEUWBARE ENERGIE
Niet-hernieuwbare energie daarentegen is energie afkomstig van bronnen die tijdens ons leven uitgeput raken of niet worden aangevuld. De meeste niet-hernieuwbare energiebronnen zijn fossiele brandstoffen, zoals steenkool, gas en olie.
Aardolie verwijst naar de vloeibare en gasvormige koolwaterstoffen uit dierlijke en plantaardige stoffen die in sedimentaire gesteenten zijn afgezet, samengeperst en in deze vormen zijn omgezet. Na raffinage van aardolie ontstaan verschillende producten, zoals benzine, vliegtuigbrandstof, smeermiddelen, kerosine en bitumen. Deze producten worden voor verschillende doeleinden gebruikt. Industriële diesel wordt in de industrie gebruikt in ovens en boilers om brandstof te genereren voor voertuigen, schepen, locomotieven en machines.
Steenkool is een bruin of zwart gesteente, voornamelijk bestaande uit koolstof die miljoenen jaren geleden is ontstaan door de samendrukking van plantaardig materiaal. Het gebruik van steenkool als energiebron is de laatste jaren afgenomen door de ontdekking van geothermische energie, waterkracht en aardolie.
Aardgas is een gassoort die ondergronds ontstaat en zich vormt op de bovenste lagen van ruwe olie, maar ook zelfstandig kan voorkomen. Het wordt voornamelijk gebruikt in de industrie voor verwarming en in huishoudens voor verwarming, verlichting en koken.
