Kernfusie
Natuur, Leven en Technologie
School:
Door:
Klas:
Docent:
Vak: Natuur, Leven en Technologie
Datum:
,INHOUD
Hoofdstuk 1 ................................................................................................................ 5
Paragraaf 1 ............................................................................................................. 5
Vraag 1.2 ............................................................................................................ 5
Paragraaf 2 ............................................................................................................. 6
Vraag 1.4 ............................................................................................................ 6
Vraag 1.5 ............................................................................................................ 6
Vraag 1.6 ............................................................................................................ 7
Vraag 1.7 ............................................................................................................ 7
Vraag 1.8 ............................................................................................................ 7
vraag 1.9 ............................................................................................................. 7
Vraag 1.10 .......................................................................................................... 7
Vraag 1.11 .......................................................................................................... 8
Vraag 1.12 .......................................................................................................... 8
Ontwerpstap één ................................................................................................. 8
Hoofdstuk 2 ................................................................................................................ 9
Paragraaf 1 ............................................................................................................. 9
Vraag 2.1 ............................................................................................................ 9
Paragraaf 2 ............................................................................................................. 9
Vraag 2.2 ............................................................................................................ 9
Paragraaf 5 ........................................................................................................... 10
Vraag 2.3 .......................................................................................................... 10
Paragraaf 7 ........................................................................................................... 10
Vraag 2.4 .......................................................................................................... 10
Vraag 2.5 .......................................................................................................... 11
Ontwerpstap twee ............................................................................................. 11
Hoofdstuk 3 .............................................................................................................. 12
Paragraaf 1 ........................................................................................................... 12
Vraag 3.1 .......................................................................................................... 12
Vraag 3.2 .......................................................................................................... 12
Vraag 3.3 .......................................................................................................... 12
Vraag 3.4 .......................................................................................................... 13
Paragraaf 2 ........................................................................................................... 13
2
, Vraag 3.6 .......................................................................................................... 13
Vraag 3.7 .......................................................................................................... 14
Vraag 3.8 .......................................................................................................... 14
Vraag 3.9 .......................................................................................................... 14
Vraag 3.10 ........................................................................................................ 15
Paragraaf 3 ........................................................................................................... 15
Vraag 3.12 ........................................................................................................ 15
Vraag 3.13 ........................................................................................................ 15
Vraag 3.14 ........................................................................................................ 15
Vraag 3.16 ........................................................................................................ 16
Vraag 3.17 ........................................................................................................ 17
Vraag 3.18 ........................................................................................................ 18
Vraag 3.19 ........................................................................................................ 18
Ontwerpstap drie ............................................................................................... 19
Ontwerpstap drie vervolg .................................................................................. 20
Hoofdstuk 4 .............................................................................................................. 21
Paragraaf 1 ........................................................................................................... 21
Vraag 4.2 .......................................................................................................... 21
Paragraaf 2 ........................................................................................................... 21
Vraag 4.3 .......................................................................................................... 21
Vraag 4.4 .......................................................................................................... 22
Vraag 4.5 .......................................................................................................... 22
Vraag 4.7 .......................................................................................................... 23
Paragraaf 3 ........................................................................................................... 23
Vraag 4.8 .......................................................................................................... 23
Paragraaf 4 ........................................................................................................... 24
Ontwerpstap vier ............................................................................................... 24
Ontwerpstap vier vervolg................................................................................... 25
Hoofdstuk 5 .............................................................................................................. 26
Paragraaf 1 ........................................................................................................... 26
Vraag 5.2 .......................................................................................................... 26
Vraag 5.3 .......................................................................................................... 28
Vraag 5.4 .......................................................................................................... 29
3
, Vraag 5.5 .......................................................................................................... 29
Paragraaf 2 ........................................................................................................... 33
Vraag 5.7 .......................................................................................................... 33
Vraag 5.8 .......................................................................................................... 33
Paragraaf 3 ........................................................................................................... 33
Vraag 5.9 .......................................................................................................... 33
Vraag 5.10 ........................................................................................................ 34
Paragraaf 4 ........................................................................................................... 34
Vraag 5.11 ........................................................................................................ 34
Ontwerpstap vijf ................................................................................................ 35
Hoofdstuk 6 .............................................................................................................. 36
Vraag 6.1 .......................................................................................................... 36
Paragraaf 1 ........................................................................................................... 36
Vraag 6.2 .......................................................................................................... 36
Vraag 6.3 .......................................................................................................... 36
Vraag 6.4 .......................................................................................................... 37
Paragraaf 2 ........................................................................................................... 37
Vraag 6.5 .......................................................................................................... 37
Paragraaf 3 ........................................................................................................... 38
Ontwerpstap zes ............................................................................................... 38
Hoofdstuk 7 .............................................................................................................. 39
Paragraaf 1 ........................................................................................................... 39
Vraag 7.1 .......................................................................................................... 39
Paragraaf 2 ........................................................................................................... 39
Vraag 7.2 .......................................................................................................... 39
Paragraaf 3 ........................................................................................................... 40
Vraag 7.3 .......................................................................................................... 40
Vraag 7.4 .......................................................................................................... 40
Ontwerpstap zeven ........................................................................................... 41
4
,HOOFDSTUK 1
PARAGRAAF 1
VRAAG 1.2
a)
16 treden, dus 15 keer een afstand van 25 cm tussen de treden:
𝑠 = 15 ∙ 0,25 = 3,75 𝑚
𝐸 = 𝑚 ∙ 𝑔 ∙ 𝑠 = 60 ∙ 9,81 ∙ 3,75 = 2207,25 = 2,2 ∙ 103 𝐽
2 treden per seconde, dus 16 treden per 8 seconden. Hiermee kan het vermogen
berekend worden:
𝐸 2207,25
𝑃= = = 275,90 … = 2,8 ∙ 102 𝑊
𝑡 8,0
b)
𝑚 = 𝜌 ∙ 𝑉 = 998,2 ∙ 10 = 9982 𝑘𝑔
𝐸 = 𝑚 ∙ 𝑔 ∙ 𝑠 = 9982 ∙ 9,81 ∙ 2,0 = 195846,84 𝐽 = 2,0 ∙ 105 𝐽
𝑉 = 10 𝑚3 = 10000 𝐿
𝑉 10000
𝑡= = = 20 ℎ = 72000 𝑠
𝑣 500
𝐸 195846,84
𝑃= = = 2,72 … = 2,7 𝑊
𝑡 72000
5
,PARAGRAAF 2
VRAAG 1.4
Leerling 1:
Apparaat Tijdsduur Totale energieverbruik per dag
Kerstboomverlichting 8 uur 0,56 kWh = 16,1 · 106 J
Tosti-ijzer 0,5 uur 1 kWh = 1,8 · 106 J
Aquarium 24 uur 0,3 kWh = 25,9 · 106 J
Leerling 2:
(http://www.enymate.nl/besparen/verbruik)
Apparaat Tijdsduur Totale energieverbruik per dag
Koelkast-Vriezer combo 24 uur 0,80 kWh = 2,9 · 106 J
TV 5 uur 1,15 kWh = 4,1 · 106 J
Verlichting 12 uur 0,74 kWh = 2,7 · 106 J
Vaatwasser 2 uur 2,40 kWh = 8,6 · 106 J
Wasmachine 2 uur 2,00 kWh = 7,2 · 106 J
Kookplaat 1 uur 1,36 kWh = 4,9 · 106 J
CV 24 uur 3,00 kWh = 1,1 · 107 J
Leerling 3:
Apparaat Tijdsduur Totale energieverbruik per dag
computers 3 uur 2,7 kWh = 9,7 · 106 J
Koelkasten en vriezers 24 uur 4,8 kWh = 17,3 · 106 J
vaatwasser 2 uur 3,0 kWh = 10,8 · 106 J
VRAAG 1.5
a)
𝐸 = 10231 ∙ 106 ∙ 41868 ∙ 106 = 4,2835 ∙ 1020 𝐽
b)
4,2835 ∙ 1020
𝐸= = 1,1899 ∙ 1014 𝑘𝑊ℎ
3,6 ∙ 106
6
,VRAAG 1.6
Land/regio Bevolking Totaal energiegebruik Totaal primair
(106 mensen) (106 toe per jaar) energiegebruik per
persoon (toe per jaar)
India 1049 539 0,51
Europese unie 455 1692 3,72
(EU-25)
Verenigde 287 2290 7,98
staten
VRAAG 1.7
a)
∆𝐸𝑘 = 𝑈 ∙ 𝑞 = 500 ∙ 1,602 ∙ 10−19 = 8,01 ∙ 10−17 𝐽
b)
𝑞 = 1 𝑒−
∆𝐸𝑘 = 𝑈 ∙ 𝑞 = 500 ∙ 1 = 500 𝑒𝑉
VRAAG 1.8
a)
Dan stoot de anode de elektronen van de kathode af.
b)
Dan trekt de anode de elektronen van de kathode aan.
c)
∆𝐸𝑘 = 𝑈 ∙ 𝑞 = 100 ∙ 1,602 ∙ 10−19 = 1,60 ∙ 10−17 𝐽
∆𝐸𝑘 = 𝑈 ∙ 𝑞 = 100 ∙ 1 = 100 𝑒𝑉
VRAAG 1.9
Per C-atoom komt er 6,5 ∙10-19 J vrij. Dat in elektronvolt geeft:
6, 5 ∙ 10−19
𝐸= = 4,05 … = 4,1 𝑒𝑉
1,602 ∙ 10−19
VRAAG 1.10
Bij het verbranden van twee waterstofmoleculen komt er zoveel energie vrij:
9, 5 ∙ 10−19
𝐸= = 5,93 … = 5,9 𝑒𝑉
1,602 ∙ 10−19
Dit is echter bij twee waterstofmoleculen. Bij één waterstofmolecuul komt er dus de
helft van vrij:
5,93 …
𝐸= = 2,96 … = 3,0 𝑒𝑉
2
7
,VRAAG 1.11
𝐸𝑘 = 𝑛 ∙ 𝐸𝑝𝑟𝑜𝑡𝑜𝑛 (𝑒𝑉) ∙ 1,602 ∙ 10−19 = 3,23 ∙ 1014 ∙ 7,0 ∙ 1012 ∙ 1,602 ∙ 10−19 = 3,62 … ∙ 108
= 3,6 ∙ 108 𝐽
VRAAG 1.12
a)
𝑇𝑘𝑒𝑙𝑣𝑖𝑛 = 273,15 + 𝑇℃ = 273,15 + 20 = 293,15 𝐾
1 𝑒𝑉 ≙ 1,160 ∙ 104 𝐾
293,15
𝐸 ≙ 293,15 𝐾 ⇒ 𝐸 = = 0,0252 … = 0,025 𝑒𝑉
1,160 ∙ 104
b)
𝐸 = 0,0252 … ∙ 1,602 ∙ 10−19 = 4,04 … ∙ 10−21 = 4,0 ∙ 10−21 𝐽
c)
2𝐸 2 ∙ 4,04 … ∙ 10−21
𝑣=√ = √ = 551,7 = 552 𝑚/𝑠
𝑚 2,66 ∙ 10−26
ONTW ERPSTAP ÉÉN
Energie-eenheden Omrekenen
Joule (J) SI-eenheid
Kilowattuur (kWh) 1 kWh = 3,6 · 106 J
Ton aardolie-equivalent (toe) 1 toe = 41868 · 106 J
Elektronvolt (eV) 1 eV = 1,602 · 10-19 J
Calorie (cal) 1 cal = 4,184 J
8
,HOOFDSTUK 2
PARAGRAAF 1
VRAAG 2.1
a)
Het bekerglas was gevuld met 237,7 gram water. De tempratuur voor het
verwarmen van het water is 19,5 graden Celsius.
b)
𝑄 = 𝑐 ∙ 𝑚 ∙ ∆𝑇 = 4,18 · 237,7 · (100 − 19,5) = 7,998 … · 104 = 8,00 · 104 𝐽
c)
De kookplaat heeft 13 minuten en 20 seconden aangestaan en gebruikte 0,18
kWh.
d)
𝐸 = 0,18 · 3,6 · 106 = 648000 𝐽
𝐸𝑛𝑢𝑡𝑡𝑖𝑔 7,998 … · 104
𝜂= ∙ 100% = ∙ 100 = 12 %
𝐸𝑡𝑜𝑡𝑎𝑎𝑙 648000
PARAGRAAF 2
VRAAG 2.2
Leerling 1:
Apparaat Tijdmeting Energieverbruik Vermogen Energieverbruik
(afgerond) per week. (24/7)
Koelkast 4 uur 0,14 kWh 35 W 5,88 kWh
TV 3 uur 0,09 kWh 30 W 5,04 kWh
Modem 2 uur 0,06 kWh 30 W 5,04 kWh
Gamelaptop 1 uur 0,01 kWh 10 W 1,68 kWh
(Vol vermogen)
Een felle 2 uur 0,01 kWh 5W 0,84 kWh
ledlamp
Leerling 2:
Apparaat tijdmeting energieverbruik Vermogen Energieverbruik
(afgerond) per week.(24/7)
Wasmachine 3 uur 5,5 kWh 1800 W 27,5 kWh
Koelkast 6 uur 1,2 kWh 200 W 33,6 kWh
Vaatwasser 2 uur 4,0 kWh 2000 W 28,0 kWh
Computer set-up 3 uur 1,2 kWh 400 W 8,4 kWh
bedlamp 1 uur 0,02 kWh 25 W 3,36 kWh
9
, PARAGRAAF 5
VRAAG 2.3
Leerling 1 Zon: Wind: Water: Aardwarmte:
Zonnepanelen vooral Windmolens zijn bij Turbines kunnen Door diepe buizen
bruikbaar in de zomer grote open vlaktes of aangedreven worden de grond in te boren
aangezien er dan meer zon dicht in de zee handig, door waterkracht om kan water door de
is. In Nederland is het sinds het daar veel zo stroom op te aardwarmte
handiger dan in New York waait. Deze is alleen wekken. Aangezien opgewarmd
aangezien er geen hoge bruikbaar in Nederland er meer dijken, worden. In principe
gebouwen zijn die het aangezien we dichter dammen en gemalen zou dit overal op
zonlicht tegenhouden of bij de zee liggen en zijn in Nederland aarde moeten
reflecteren. meer ruimte hebben werkt dit beter in werken dus dit kan
dan het dichtbebouwde Nederland. in Nederland en in
New York. New York gebruikt
worden.
Leerling 2 Wind: Energy Floors: Zon: Gas:
Ik denk dat dit een erg Ik denk dat dit een erg Een erg goede Een vorm van
bruikbare manier is om handige en vooral manier om energie energie opzetting
energie op te wekken in leuke manier is om op te wekken als je dat voor mij gauw
Nederland. Wij hebben hier energie op te wekken. het mij vraagt. Met vervangen mag
genoeg ruimte voor. Voor Het effect zal denk ik in de laatste technieken worden, ondanks
New York is het een ander New York wel groter is dit overal wel dat het voor veel
verhaal door de dichte zijn omdat het feest toepasbaar. Zonne verschillende
bebouwing is het plaatsen leven daar groter is. panelen verstopt in dingen kan worden
van windmolens erg dakpannen zorgen ingezet. De bronnen
moeilijk. ervoor dat je de zullen snel leeg
zonnepanelen niet worden gehaald en
eens ziet. zorgt in Nederland
voor veel onrust.
Leerling 3 Biomassa: Golfkracht: Wind: Verbranding van
Biogas gemaakt van Turbines aangedreven Wind is nogal restafval:
biomassa door de golven van de controversieel Hier geldt hetzelfde
(plantenresten/uitwerpselen) zee kunnen New York binnen de duurzame als bij biomassa. Je
zou handiger zijn in New en Nederland veel energie omdat de zet materiaal wat
York dan in Nederland winst opleveren. turbines veel overlast anders afval zou
omdat daar veel Nederland zal meer veroorzaken. Voor zijn om in bruikbare
uitwerpselen kunnen profiteren vanwege een de rest ben ik het energie. Zeer nuttig
worden opgehoopt om langere kustlijn. met Leerling 1 eens. in New York en
biogas mee te maken. Nederland.
Kernfusie
Kernsplijting
PARAGRAAF 7
VRAAG 2.4
1. Elektrische energie opslaan in een accu door de accu op te laden.
2. Magnetische opslag gebruikt het magneetveld van een elektrische stroom in een
gekoelde supergeleidende spoel om elektrische energie op te slaan.
3. Elektrische energie opslaan in waterstof door middel van elektrolyse van water.
Een brandstofcel kan het weer omzetten in een stroom, waterstof en zuurstof.
10
