Energietechnologie
Energie
Kunnen definiëren wat verstaan wordt onder energie
DEFINITIE: Eigenschap van materie die omgezet wordt in arbeid, warmte en straling
Eenheid van energie kennen
- Energie eenheid: Joule / J
- Energie vermogen: J/s = W = Watt
• Energie wordt van de ene vorm naar de andere omgezet, er gaat geen energie
verloren
• Niet alle vormen zijn evenwaardig
• Bij nagenoeg elke omzetting kom warmte vrij (niet nuttige energie)
Verschillende vormen van energie kunnen opnoemen
Straling van de zon = belangrijkste energievorm van de planeet
• Energie wordt opgevangen door water (verdamping), de atmosfeer, aardkorst en
planten
• In prehistorie: planten ingesloten in aardkorst --> steenkool, aardgad en aardolie
fossiele brandstoffen
• Bij ontstaan van aarde: energie in atomen --> vrijgesteld door splijting = Nucleaire
brandstoffen
• Hernieuwbare energiebronnen maken (in)direct gebruikt van zonne-energie: straling,
windenergie en waterkracht
o Voornaamste primaire energiebronnen omgezet in energiedragers:
elektriciteit, gas, stookolie, benzine en diesel
o Sinds jaren ’90 bewust van milieu-impact
▪ Verbeteren van thermodynamische rendementen van
omzettingsprocessen
▪ Zoektocht naar alternatieve, duurzame energiebronnen
▪ Reductie energiegebruik door rationalisering
Thermodynamica
Wetten van de thermodynamica kunnen geven en toepassen
DEFINITIE: studie van energie-uitwisseling bij een proces
Energievormen:
▪ Thermische
▪ Licht
▪ Potentiële
▪ Kinetische
▪ Chemische
▪ Elektrische
▪ Mechanische
EERSTE WET VAN THERMODYNAMICA:
‘Energie kan worden omgezet van de ene vorm naar de andere (de totale energie
hoeveelheid blijft constant’
TWEEDE WET VAN THERMODYNAMICE:
,‘Een proces kan maar spontaan plaatsvinden als de totale entropie van het systeem
toeneemt: S>0”
S(g)>S(I) > S (s)
In een gegeven toepassing de juist begrippen kunnen hanteren
Proceswarmte Q: Uitwisseling van warmte met de omgeving
- Exotherm proces: warmte afgegeven aan de omgeving =>Q<0
- Endotherm proces: warmte opgenomen => Q > 0
Enthalpie h: Energie-inhoud van een systeem
- Exo-energetisch (H ) H<0
- Endo-energetisch (H ) H>0
Entropie S: Maat voor de wanorde/chaos van een systeem
• Spontane en niet-spontane processen
o Een systeem streeft naar minimale energie-inhoud ( h<0)
o En naar maximale entropie ( S>0)
o Samengevat: G= H -T S
o Een proces loopt spontaan als G<0 (G = Gibbs vrije energie)
• Systeem: het deel van een universum dat men bestudeert (vb. koelvloeistof,
compressor, ..), alles daarbuiten is omgeving
o Open systeem: er kan energie uitgewisseld worden met de omgeving
(hoeveelheid stof constant)
o Gesloten systeem: er kan energie uitgewisseld worden met de omgeving
(hoeveelheid stof constant)
o Geïsoleerd systeem: hoeveelheid stof en energie zijn constant (diabetisch
proces)
De koelinstallatie
Werking van de koelkast
- Niet ‘koude produceren’, wel ‘warmte onttrekken’
- Principe: verdamping van een koelvloeistof
- Verschillende diameters leidingen
- Nadeel: nutteloze warmte aan omgeving
o (>< warmtepomp!)
- Temperatuur categorie/klimaatklasse koelkast geeft
aan voor welke omgevingstemperatuur het toestel
geproduceerd is
▪ Isobare toestandsverandering: p = cte
▪ Isotherme toestandverandering: T = cte
▪ Isentalpische toestandverandering: h = cte
▪ Isentropische toestandverandering: S = cte
▪ Isochore toestandverandering: V = cte
▪ Ise-c toestandverandering: x = cte
o X = maat samenstelling mengsel (% vloeistof, %gas)
,
Energie
Kunnen definiëren wat verstaan wordt onder energie
DEFINITIE: Eigenschap van materie die omgezet wordt in arbeid, warmte en straling
Eenheid van energie kennen
- Energie eenheid: Joule / J
- Energie vermogen: J/s = W = Watt
• Energie wordt van de ene vorm naar de andere omgezet, er gaat geen energie
verloren
• Niet alle vormen zijn evenwaardig
• Bij nagenoeg elke omzetting kom warmte vrij (niet nuttige energie)
Verschillende vormen van energie kunnen opnoemen
Straling van de zon = belangrijkste energievorm van de planeet
• Energie wordt opgevangen door water (verdamping), de atmosfeer, aardkorst en
planten
• In prehistorie: planten ingesloten in aardkorst --> steenkool, aardgad en aardolie
fossiele brandstoffen
• Bij ontstaan van aarde: energie in atomen --> vrijgesteld door splijting = Nucleaire
brandstoffen
• Hernieuwbare energiebronnen maken (in)direct gebruikt van zonne-energie: straling,
windenergie en waterkracht
o Voornaamste primaire energiebronnen omgezet in energiedragers:
elektriciteit, gas, stookolie, benzine en diesel
o Sinds jaren ’90 bewust van milieu-impact
▪ Verbeteren van thermodynamische rendementen van
omzettingsprocessen
▪ Zoektocht naar alternatieve, duurzame energiebronnen
▪ Reductie energiegebruik door rationalisering
Thermodynamica
Wetten van de thermodynamica kunnen geven en toepassen
DEFINITIE: studie van energie-uitwisseling bij een proces
Energievormen:
▪ Thermische
▪ Licht
▪ Potentiële
▪ Kinetische
▪ Chemische
▪ Elektrische
▪ Mechanische
EERSTE WET VAN THERMODYNAMICA:
‘Energie kan worden omgezet van de ene vorm naar de andere (de totale energie
hoeveelheid blijft constant’
TWEEDE WET VAN THERMODYNAMICE:
,‘Een proces kan maar spontaan plaatsvinden als de totale entropie van het systeem
toeneemt: S>0”
S(g)>S(I) > S (s)
In een gegeven toepassing de juist begrippen kunnen hanteren
Proceswarmte Q: Uitwisseling van warmte met de omgeving
- Exotherm proces: warmte afgegeven aan de omgeving =>Q<0
- Endotherm proces: warmte opgenomen => Q > 0
Enthalpie h: Energie-inhoud van een systeem
- Exo-energetisch (H ) H<0
- Endo-energetisch (H ) H>0
Entropie S: Maat voor de wanorde/chaos van een systeem
• Spontane en niet-spontane processen
o Een systeem streeft naar minimale energie-inhoud ( h<0)
o En naar maximale entropie ( S>0)
o Samengevat: G= H -T S
o Een proces loopt spontaan als G<0 (G = Gibbs vrije energie)
• Systeem: het deel van een universum dat men bestudeert (vb. koelvloeistof,
compressor, ..), alles daarbuiten is omgeving
o Open systeem: er kan energie uitgewisseld worden met de omgeving
(hoeveelheid stof constant)
o Gesloten systeem: er kan energie uitgewisseld worden met de omgeving
(hoeveelheid stof constant)
o Geïsoleerd systeem: hoeveelheid stof en energie zijn constant (diabetisch
proces)
De koelinstallatie
Werking van de koelkast
- Niet ‘koude produceren’, wel ‘warmte onttrekken’
- Principe: verdamping van een koelvloeistof
- Verschillende diameters leidingen
- Nadeel: nutteloze warmte aan omgeving
o (>< warmtepomp!)
- Temperatuur categorie/klimaatklasse koelkast geeft
aan voor welke omgevingstemperatuur het toestel
geproduceerd is
▪ Isobare toestandsverandering: p = cte
▪ Isotherme toestandverandering: T = cte
▪ Isentalpische toestandverandering: h = cte
▪ Isentropische toestandverandering: S = cte
▪ Isochore toestandverandering: V = cte
▪ Ise-c toestandverandering: x = cte
o X = maat samenstelling mengsel (% vloeistof, %gas)
,
