1. Energi & varmefylde

Question 1

Energi

Answer 1

Evnen til at udføre et arbejde eller opvarme noget - arbejde er fx når en genstand flyttes ved hjælp af en ydre kraft.

Energi har enheden joule = J

1 J = 1 kg·(m²/s² )= 1 W·s

Energi kan derudover også måles i kilowatt-timer

1 kWh = 3.600.000 J = 3,6 MJ

Question 2

Potentiel energi + (FEDT)

Answer 2

Potentiel energi kaldes også for beliggenhedsenergi.

E_potentiel = m·g·h

m = masse (kg)
g = tyngdeaccelerationen (9,82 m/s2) i DK
h = højdeforskel (m)

Jo større masse eller højde, desto højere potentiel energi.

Når en genstand løftes eller sænkes, ændres genstandens potentielle energi
For at finde højdeforskellen skal der fastsættes et nulpunkt. Det har ingen betydning om en genstand falder eller løftes, den potentielle energi vil være den samme.

Question 3

Kinetisk energi

Answer 3

Kinetisk energi (bevægelsesenergi).

E_kinetisk =1/2·m·v²

m = masse (kg)

v = hastighed (m/s)

Jo større masse og hastighed, desto højere kinetisk energi.

Her kan vi kigge på en bold der falder. I starten har bolden potentiel energi. Mens den falder, omdannes noget af den potentielle energi til kinetisk energi. Hvis det er en hoppebold der rammer jorden, vil gnidningskrafter vil noget af energien omdannes til varme. Deraf “mistes” noget energi og hoppebolden hopper lidt lavere ved 2. hop.

Question 4

Elektrisk energi

Answer 4

Den elektriske energi er en strøm af elektrisk ladning. Dette er oftest en strøm af elektroner.

Elektrisk energi afhænger af et elektrisk apaparats effekt (P) samt det tidsinterval (t) det er tændt:

E_elektrisk = P · (delta) t

Question 5

Mekanisk energi

Answer 5

mekanisk energi er symmen af den potentielle og den kinetiske energi:

E_mekanisk=E_kinetisk+E_potentiel

Hvis der ses bort fra lutf og gnidningsmodstand er den mekaniske energi konstant.

I et lukket system er den mekaniske energi bevaret.

Question 6

Termisk energi

Answer 6

Termisk energi er varmeenergi, og afhænger af et stof ændring i tilstandsform eller temperatur

E_termisk=m·c·(delta)T

m = masse (kg)

c = specifikke varmekapacitet (hvor meget energi det kræver at opvare et stof 1 grad) (J/kg·°C)

delta T = temperaturædnringen (K) (°C)

Question 7

Kemisk energi

Answer 7

Den kemiske energi er afhængig af et stofs kemiske bindinger.

Her indføres brandværdien (B) der angiver den mængde energi der frigives ved forbrændingen af stoffet.

Den kemiske energi findes ved:

E_kemisk=B·m

Kemisk energi er den energi der er oplagret i fast stof som fx benzin, olie eller mad. Ved en kemisk reaktion kan den kemiske energi omdannes til andre energiformer, fx varme eller elektrisk energi.

Question 8

Strålingsenergi

Answer 8

Strålingenergi

I = strålings intensiteten, detter er effekten pr areal I=PA

A = arealet der rammes

t = tidens bestrålingen tager

Estråling=IAt

Strålingsenergi forekommer i forskellige former for elektromagnetisk stråling. Hvis strålingen har en lille bølgelængde har den en høj frekvens og deraf en høj energi Efoton=hf h er Plancks konstant = 6,6310-34Js

Question 9

Kerneenergi

Answer 9

E_kerne=m·c²

c er lysetshastighed og sættes til 3,0·10⁸m/s

I et gram stof er der altså c²= (3,0·10⁸m/s)² =9·10¹⁶(m²/s²)=9·10¹⁶J/kg

Kerneenergi optræder blandt andet i de processer, hvor ustabile kerner omdannes og udsender stråling

Question 10

Energibevarelse

Answer 10

Hvis vi kigger på et lukket system, vil energien være bevaret. Der er ikke noget energi der opstår eller forsvinder, da de blot omsættes til andre former.

Lukket system = system der ikke påvirker eller påvirkes af omgivelserne

Her kan der også nævnes energikvalitet. Kvalitet defineres ud fra hvor nemt en energiform fuldstændigt omsættes til en anden. Varmeenergi har lavest energikvalitet, og det er deraf svært at omdanne denne type til andre typer.

Question 11

Nyttevirkning

Answer 11

Beskriver den del af den tilførte energi der omsættes til nyttig energi altså den påtænkte energiform. Det kan altså bruges til at beskrive ‘energispildet’ et apperart har.

nyttevirkning (eta) = nyttig energitilført / energi

(eta)=E_nytte/E_tilført·100%

E_nytte = m ∙ c ∙ ∆T

Question 12

Varmefylde / varmekapacitet

Answer 12

angiver den energimængde, der kræves for at øge temperaturen af 1 kg stof med 1 °C

1 J(kg ·°C)

Question 13

Energikæde

Answer 13

En kæde hvor en energitype omsættest til andre typer trinvist.

Eksempel: Kulkraftværket

Question 14

Tilstandsformer

Answer 14

Der er tilstandsformerne fast, flydende, gas. Hvilken tilstandsform et stof har er afhængigt af både temperatur og tryk. Specielt kogepunktet for et stof er afhængigt af tryk.

Question 15

Temperatur

Answer 15

Et stofs temperatur er kun afhængig af stoffets ændring af kinetisk energi - ikke den potentielle. Deraf er temperaturen altså et udtryk for, hvor hurtigt molekylerne bevæger sig.

Question 16

Temperaturskala (nævn begge)

Answer 16

Kelvinskala

Det absolutte nulpunkt er på -273,15oC. Dette er også kelvinskalaens 0 punkt.

Her bruges enheden 1K og har samme størrelse som 1°C. Her er vands frysepunkt dog 373 K i stedet for 100°C. Da størrelserne er ens, har det ingen betydning hvilken skal man bruger, så længe man bruger en konsekvent.

Celsiusskala

Her tages der ikke udgangspunkt i det absolutte nulpunkt, men i vands frysepunkt. 0°C er altså vandsfrysepunkt, hvor 0K er det absolutte nulpunkt. Mindskes trykket koger vand lettere. Øges det, øges kogepunktet også.

Question 17

Smeltevarme

Answer 17

Smeltevarmen angiver den energi der skal til at smelte 1 kg af et stof. Smeltevarmen variere fra stof til stof. (L_s = 1 (J/kg))

L_s = E/m

Energien det kræver at smelte stoffet er proportional med den mængde der skal smeltes:

E=L_s · m

Formlen gælder også for overgangen fra flydende til fast. Her beskriver formlen den energi der frigives

Question 18

Fordampningsvarme

Answer 18

Fordampningsvarme er et udtryk for den energi i form af varme, der skal til, for at fordampe et stof, når det er opvarmet til sit kogepunkt.

Her indføres L_f=1 (J/kg), der angiver den energi der skal til at smelte 1 kg af stoffet.

E=L_f ·m

Hvis overgangen i stedet er fra gas til fast beskriver formlen den energi processen frigiver.

Question 19

Forklar billedet

Answer 19

Dette er et tilstandsdiagram

smelte og kogepunktet er afhængigt af tryk (y-aksen) som har SI-enheden pascal (N/m²) og temperaturen (x-aksen) (°C). Ved tripelpunktet kan alle 3 faser eksistere på samme tid. Her kan der også ske sublimation hvor man går direkte fra fast til gas (is til damp).

Question 20

Forklar billedet

Answer 20

Dette er en opvarmningskurve for vand

I sådan en kurve kan vi have ud af x-aksen enten sek. eller tilført energi (termisk -> potentiel -> termisk). Ud af y-aksen har vi temperatur (°C)

Ved faseovergangen ses det at temperaturen ikke stiger selvom den tilførte energi fortsat øges. De flade stykker beskriver den mængde af energi det kræver at smelte stoffet helt (potentiel energi øges). De flade stykker er faseovergangene. Når alt er smeltet går energien ikke længer til brydning af bindinger, og temperaturen stiger nu igen. Som det ses er det flad stykke ved fordampning

Question 21

Overgangsfaser (nævn alle)

Answer 21

smeltning (fast til flydende)

størkning (flydende til fast)

Fordampnin (flydende til gas

Fortætning/kondensation (gas til flydende)

Question 22

Forklar energiomdannelsen / energikæden af kulkraftværket

Answer 22

Kullene (den kemiske energi) hentes op fra miner. De fragtes til kraft/varmeværkerne, hvor de brænder. Den opvarmede damp driver nogle generatorer (kinetisk energi, bevægelsesenergi), der laver strøm (elektrisk energi). Strømmen sendes ud via kabler til forbrugerne. Undervejs er der nogle transformatorstationer, der regulerer spændingen, så den kan holdes på de 220-230 Volt, som er i vores stikdåser. Ved hele processen er der et stort energitab (hovedsagelig i form af varme), så den effektive energi (nytteenergien) kun udgør cirka 18 % af kullenes brændværdi.

Question 23

Forklar energiomdannelsen / energikæden ved en luftballon der letter

Answer 23

1. Forbrænding af gas (E_kemisk)
2. Dette opvarmer luften i ballonen (Etermisk)
3. Luften i ballonen udvider sig og densiteten forlaves (densitet påvirkes af temperatur) . Nu bevæger ballonen sig (E_kinetisk) opad (E_potentiel)

Question 24

Forklar enerigomdannelse / energikæden

Answer 24

1. Vandet i søen har potentiel energi, som bliver omdannet til kinetisk energi ved faldet ned til kraftværket.
2. Her bliver vandets kinetiske energi omdannet først til kinetisk rotationsenergi i turbinen og generatoren og herefter til elektrisk energi i kraftværkets elektriske generator.
3. Endelig bliver den elektriske energi i husets elektriske pære omdannet til lysenergi

4. altså strålingsenergi

Question 25

Forklar energiomdannelsen / energikæden:

En person spiser et måltid mad og løber herefter en tur.

Answer 25

Kemisk energi → kinetisk energi og termisk energi

Question 26

Forklar energiomdannelsen / energikæden:

En benzinbil kører hen ad landevejen og standser senere.

Answer 26

Kemisk energi → kinetisk energi og termisk energi → termisk energi,