Transcript File
9(4) Energi Mål for opplæringen er at du skal kunne – gjøre forsøk med solceller og solfangere og forklare virkemåten – gjøre rede for hvordan varmepumper virker, og i hvilke sammenhenger de brukes 9 Energi 9A Energi – det som får noe til å skje 9B Varme, temperatur og indre energi – hører sammen, men er ikke det samme 9C Energilovene – energi forsvinner ikke, men kvaliteten blir dårligere 9D Energibruk i dagliglivet – jakten på fornybare kilder 9E Solfangere – fra strålingsenergi til indre energi 9F Varmepumper – oppvarming ved å kjøle ned omgivelsene 9G Solceller – fra strålingsenergi til elektrisk energi Hva er energi? Energi er det som får noe til å skje. Enheten for energi er joule, med symbolet J. Det er to grunnleggende hovedformer for energi: – bevegelsesenergi og – stillingsenergi Energikilder og energimottagere Energikjede for elektrisk vannvarmer: Sola → havet → skyer → innsjø → vannenergiverk → vannvarmer→ energilager → radiator → bolig → omgivelsene Energikjede for oljefyr: Sola → organisk materiale → fyringsolje → oljefyr → energilager → radiator → bolig → omgivelsene Energikjede for solfanger: Sola → solfanger → energilager → radiator → bolig → omgivelsene Energioverføring Energi kan overføres fra ett sted til et annet ved varme eller ved arbeid. – Varme er energioverføring som følge av temperaturforskjell. – Arbeid er energioverføring som følge av at krefter virker på en gjenstand som beveger seg. Effekt Effekt er overført energi (arbeid eller varme) per tidsenhet. Enheten er watt, med symbolet W http://ndla.no/nb/amendorelecture/13178 Varme Varme er energioverføring som følge av temperaturforskjell. Temperatur Temperatur er et mål på den indre energien i en gjenstand. Indre energi Den indre energien er summen av bevegelsesenergien og stillingsenergien til partiklene som gjenstanden er bygd opp av. http://ndla.no/nb/amendorelecture/12916 Temperatur og temperaturskalaer Temperatur er et mål på den indre energien i en gjenstand. Jo mer atomene beveger seg, desto høyere blir temperaturen. Celsiusskalaen har nullpunkt ved den temperaturen der vann fryser til is, og hundrepunktet er satt ved temperaturen der vann koker (ved 1 atm trykk). Enheten er grad celsius, °C. Kelvinskalaen starter i det absolutte nullpunkt (–273,15 ºC og ingen partikkelbevegelse) og har bare plussgrader. Enheten er kelvin, K. Tilstandsformer Tilstandsform, temperatur og varme Platåene definerer smeltepunkt og kokepunkt. I en tilstandsovergang blir det overført energi uten at temperaturen endrer seg. – Overgang fra fast stoff til væske eller fra væske til gass krever energi. – Størkning og kondensering avgir energi. Spesifikk varmekapasitet (c) Spesifikk varmekapasitet (c) forteller hvor mye varme vi må tilføre 1 kg av et stoff for å få en temperaturstigning på 1 °C. Fordamping og koking Fører begge til tilstandsovergang fra væske til gass. Fordamping foregår ved alle temperaturer, men skjer bare fra overflaten av væsken. Koking foregår når temperaturen i væsken når kokepunktet og skjer også inne i væsken. Spesifikk fordampingsvarme angir hvor mye varme som må tilføres 1 kg av et stoff for at det skal fordampe. Energiloven Energi kan verken oppstå eller forsvinne, bare overføres fra én energiform til en annen. Loven om energikvalitet I en energioverføring synker den samlede energikvaliteten. Høyverdige og lavverdige energiformer En energiform er høyverdig dersom den enkelt kan overføres til nyttige energiformer. En energiform er lavverdig dersom den vanskelig kan overføres til nyttige energiformer. Virkningsgrad Virkningsgraden for en energioverføring er forholdet mellom den nyttige energien vi henter ut og den energien vi tilfører. Verdens energibruk Fornybare og ikke-fornybare energikilder Fornybar eller ikkefornybar? Solfangere Solfangere overfører strålingsenergi fra sola til indre energi i vann. Vannet føres til et energilager og kan brukes til varmtvann eller til oppvarming av boliger. Solfangere kan være en del av takkonstruksjonen i et hus eller et stort fjernvarmeanlegg. Solfangeranlegg Varmepumper En varmepumpe overfører indre energi fra omgivelsene til en bolig slik at innetemperaturen i boligen stiger mens utetemperaturen faller (et omvendt kjøleskap). Fordi utetemperaturen er lavere enn innetemperaturen, må varmepumpa bruke høyverdig elektrisk energi. Solcelleanlegg I solceller blir solenergi omgjort direkte til elektrisk energi. I Norge bruker vi solceller mest i hytteområder som ligger langt fra eksisterende elektrisitetsnett. Solcellene er i dag så effektive at de også kan levere elektrisk energi til bolighus og kontorbygg. Serie- og parallellkobling Spenning (U) = 12 V + 12 V + 12 V = 36 V Spenning (U) = 12 V Effekt (P) = 3 · 100 W = 300 W Effekt (P) = 3 · 100 W = 300 W