Energi

Question 1

Læreplans mål

Answer 1

o Gjøre forsøk med solceller og solfangere og gjøre rede for hovedtrekkene i
virkemåten.
o Gjøre rede for hvordan varmepumper virker, og i hvilke sammenhenger varmepumper brukes.
o Gjøre rede for ulik bruk av biomasse som energikilde.

Question 2

Energi?

• Er det mulig å bruke opp?
• Måles i?

Answer 2

• Det som får noe til å skje.
• Nei energi kan ikke brukes opp men det endrer bare form.
• Joule

Question 3

Hvordan måler man

energi i mat?

Answer 3

• Kalorier!
• Oppgis i kcal og kJ
• 1 kcal = 4,2 kJ

Question 4

Energi former?
Energi deles i to hovedformer?
Hvilken type energi er det snakk om i mat

Answer 4

• Varmeenergi
• Strålingsenergi
• Kjemisk energi
• Vindenergi
• Elektrisk energi
• Lydenergi

-Stillingsenergi (potensiell energi)
«Når et legeme står i en viss stilling i forhold til et
underlag, sier vi at legemet har stillingsenergi i forhold til
underlaget»
- Bevegelsesenergi (kinetisk energi)
«Den energi en gjenstand har på grunn av sin fart»

-Det er snakk om kjemisk energi i mat

Question 5

Energikilder og energimottakere

Answer 5

Energi kan ikke bare oppstå fra ingenting – det må være en energikilde hvor energien kommer fra. Dit energien overføres er energimottakeren.

Eksempel: Oppvarming av stue ved bruk av vedovn
Sola - bjørketre - vedovn - stua - omgivelser
Dette kalles for energikjeder. De fleste energikjeder starter med sola og ender i omgivelsene.

Question 6

Energi kan brukes til?

Answer 6

Energikilder kan brukes til direkte energiutnytting, eller til å produsere energibærere (stoffer energien kan lagres i).

Question 7

Energioverføring

Answer 7

Energi kan overføres fra et sted til et annet ved varme eller arbeid.

-Varme:
Energioverføring som følge av temperaturforskjell. Går alltid fra der det er høy temperatur til der det er lav.

-Arbeid:
Energioverføring som følge av at krefter virker på en
gjenstand som beveger seg.

Question 8

Effekt?
Siden effekt (W) er det samme som energi (J) per tid (s),
hvor mange J/s er 1 W?

Answer 8

-Effekt (P) er et mål på energioverføring (E) per tid (t):
𝑬𝒇𝒇𝒆𝒌𝒕 = 𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊/𝑻𝒊𝒅

• Effekt oppgis i enheten watt (W)
• 1 W = 1 J/s

Question 9

Varme

Answer 9

Varme:

Energioverføring som følge av temperaturforskjell. Går alltid fra der det er høy temperatur til der det er lav.

Question 10

Temperatur
-Hva er det som
beveger seg i en
gjenstand?

Answer 10

Temperatur er et mål for den indre bevegelsesenergien i en gjenstand.
-Atomer og molekyler!

Question 11

Indre energi

Answer 11

• Den totale indre energien til en gjenstand er summen av bevegelsesenergien og stillingsenergien til partiklene som gjenstanden er bygd opp av
• Kalles også varmeenergieller termisk energi

Question 12

Partikler

Hva er partikler?

Answer 12

Vannmolekyler Bygd opp av hydrogen- og

oksygenatomer.

Question 13

H2O

Answer 13

Smeltepunkt: 0°C
Kokepunkt: 100°C
100°C – Gassform (vanndamp)

Question 14

Fordamping og koking ?

Answer 14

• 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.

Question 15

Tilstandsoverganger

Answer 15

I en tilstandsovergang blir det tilført energi uten at temperaturen endrer seg.

Ved smelting av is vil temperaturen ligge på 0°C til all isen har gått over til vann (væskefasen).

På samme måte vil temperaturen ligge på 100°C helt til alt vannet har fordampet.

Når prosessen går andre veien – fra vanndamp til vann, eller fra vann til is – avgis det energi.

Question 16

Energiloven

Answer 16

Energi kan verken oppstå eller
forsvinne, bare overføres fra én
energiform til en annen.

Question 17

Loven om energikvalitet

Answer 17

I en energioverføring synker den samlede energikvaliteten

Question 18

Høyverdige og lavverdige energiformer

Answer 18

En energiform er høyverdig dersom den enkelt kan overføres til
nyttige energiformer. En energiform er lavverdig dersom den
vanskelig kan overføres til nyttige energiformer.

Question 19

Eksempler på høy verdig energiformer og lav verdi

Answer 19

Høy
-bevegelsesenergi
-stillingsenergi
-elektrisk energi
-kjemisk energi
Lav
-kjerneenergi
-lydenergi
-indre energi

Question 20

Historisk sett, hva kom først av energi?

Answer 20

1. Ilden
2. Vind (seilbåter, evt. Vindmøller)
3. Vann (vannhjul, kverne mel, evt. Elektrisitet…)
4. Kull (i dampmaskin)
5. Olje og gass

Question 21

Hva er vår aller viktigste energikilde?
Hvordan skaper den energi?
Lager Norge nok energi til å dekke vårt engeri behov?
Hvor får vi energien fra som vi bruker i Norge?

Answer 21

Sola
>99% !
-Ved å fusjonere Hydrogen-> Helium
-Nei
-Mest egenprodusert, vannkraft, olje og kull – men vi bruker MER enn vi lager.
Resten importerer vi fra våre Skandinaviske naboer og kommer fra kull og kjerneenergi.

Question 22

Fornybare og ikke-fornybare energikilder

Answer 22

Fornybare

• Jorda
• Sola
• Tidevann

ikke - forybare

• Fossile energi kilder
• Atom kjerner

Question 23

Beskriv energi overføring i en vindmølle.
Hvorfor mer effektivt på havet enn land?
Visuell støy?
Lyd støy?
Holdbarhet?
Tilførselsnett?
virkningsgrad?

Answer 23

Bevegelsesenergi roterer turbinbladene, lufta mister fart.

• Mer vind.
• individuelt
• ja, innenfor 2 km
• ca 20 år
• ja
• 40-45% (98% fra vann turbiner og ca 30% fra solcelle)

Question 24

Virkningsgraden?

Answer 24

Vi bruker ikke energi direkte, men overfører den til en annen form – har mye å si for hvor mye av energien vi nytter. Virkningsgraden for en energioverføring er forholdet mellom den nyttige energien vi henter ut og den energien vi tilfører.
Virkningsgraden= Nyttigenergi/tilførtenergi * 100%

Question 25

ENØK

Answer 25

Energiøkonomisering -Går utpå å få energibruk så effektivt som mulig I Norge står vannenergiverkene for 99% av elektrisitet produksjon. Vann turbiner omdanner bevegelsesenergi i strømmen til elektrisitet. Kan ha virkningsgrad så høyt som 97-98% !

Question 26

Solfangere Får vi nok sol i Norge til å bruke kun solfangere til oppvarming?

Answer 26

Solfangere overfører strålings-energi fra sola til indre energi i vann. Vannet føres til et energi-lager og kan brukes til varmtvann eller til oppvarming av boliger. Solfangere kan være en del av takkonstruksjonen i et hus eller et stort fjernvarmeanlegg. -nei, i vinterhalvåret må vi bruke noe annet i tillegg

Question 27

Solfangeranlegg

Answer 27

1) Energien tas opp av en svart metallplate – temperaturen øker 2) i den svarte plata er det kobberrør med vann i –vannet varmes opp! 3) Dette vannet brukes som varmt vann, eller til å transportere varme til boligen 4) Metallplata er montert i en kassa som forhindre varmetap (”drivhus”)

Question 28

Hva skjer hvis sola ikke skinner?

Answer 28

Vi trenger en måte å LAGRE energien på. -Kobberrøret er et lukket rørsystem som får det varme vannet i solfangeren til å sirkulere gjennom huset. -Kaldt vann blir så pumpet tilbake ut til solfangere for å bli varmet opp på ny. -Anlegget bør ha en termostat for å kunne slå seg av når temp. i vannet ute er kaldere enn inne i huset. Da bør huset ha et alternativ varmekilde, f.eks. et elektrisk vannvarmere. Det trengs minst 1m 2 solfanger / person for å få nok varmtvann, og enda mer hvis vannet brukes til å varme opp huset via en radiator eller vannrør i gulvet.

Question 29

``` Solfangere tar mye plass! Hvilken vinkel skal de ha ift. sola? Hvorfor det? Hva er virkningsgraden til en solfanger under de beste forholdene? Er det god økonomi? ```

Answer 29

-45-60 grader. -Fanger opp mest sol. -ca. 80%, men virkningsgraden faller når det er kaldest ute –akkurat da man trenger den mest! -Ja – Det koster å innstalere, men betaler for seg selv i løpet av få år.

Question 30

Varmepumper

Answer 30

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.

Question 31

Varmefaktor | Som oftest, er varmefaktoren rundt 3. Hva vil det si?

Answer 31

Varmepumpen bruker strøm når kompressoren gjør et arbeid på kjølemiddelet. VARMEFAKTOREN er et mål på forholdet mellom den strømmengden som må tilføres, og den energien som man får ut, inne i boligen: Varmefaktor = levert varme f = Q tilført energi E -For hver kWH vi bruker på pumpen, får vi ut tre ganger så mye varme inne i boligen.

Question 32

Kilder til lavverdi energi som kan | brukes i varmepumper

Answer 32

Vann, fjell jord, og luft

Question 33

Fordeler/ulemper med | varmepumper?

Answer 33

Fordeler? - Henter energien lokalt, istedenfor å bruke energi også for å frakte. - Sparer miljøet mye forurensning og CO2. - Spare penger (får ut f.eks. 3 ganger så mye som bruker i strøm). Ulemper? - Dyrt og energiintensivt å bore – spesielt hvis bruker fjell - Hvis bruker luft, blir lufta kaldere akkurat når trenger mest varme fra den - Før, var kjølemidlene farlige for ozonlaget, men ikke lenger!

Question 34

Solceller

Answer 34

- Omdanner solenergien direkte til elektrisk energi - Fotoelektrisitet - Solenergien absorberes av en halvleder (silisium) - Elektroner blir frigitt og tvinges gjennom en elektrisk krets

Question 35

Halvlederen silisium

Answer 35

-Hovedbestanddelen i 95 % av de solcellene som blir produsert. -Halvmetall og halvleder -Fire elektroner i ytterste skall -Silisium må tilføres atomer av andre grunnstoff for å øke ledningsevnenrste skall. -I reint silisium er atomene bundet sammen med sterke elektronparbindinger, slik at alle atomer har åtte elektron i ytterste.

Question 36

Oppbyggingen av solceller

Answer 36

• Solceller er svært tynne, ca 0,3 mm, og hoveddelen består av to silisiumlag • Det andre laget er n-dopet. Det er tilsatt fosforatomer med fem elektroner i ytterste skall. • Ett av lagene er ”p-dopet”. Det er tilsatt små mengder boratomer med tre elektroner i ytterste skall.x|

Question 37

Noen få Silisium-atomer blir byttet ut med en annen stoff – fosfor eller bor. Vi sier at silisiumplata er...?

Answer 37

”dopet"

Question 38

Virkningsgraden til en solcelle Hvorfor er virkningsgraden lav? Hovedutfordring?

Answer 38

- Virkningsgrad: den energien som utnyttes i prosent av den energien som mottas. - I dag har solcellene en virkningsgrad rundt 20 %, men en regner med at det vil bli vanlig med 50 % om noen år. Det forskes stadig på hvordan en kan gjøre solcellene mer effektive. - Fordi bare noen av lysfotonene som treffer solvellene lykkes med å sparke elektroner mellom silisiumplatene. Noen blir reflektert, noen farer tvers gjennom uten å treffe elektroner. -å produsere solceller billig nok.

Question 39

HVORDAN ØKE VIRKNINGSGRADEN?

Answer 39

-Ved å kombinere flere typer solceller er det i dag mulig å få den totale virkningsgraden opp til 30 %. -Vi kan koble solceller sammen i et solcellepanel -Spenningen over en enkelt solcelle er 0,5 V. -Vi kan seriekoble solcellene for å øke spenningen. -Vi kan parallellkoble solcellene for å beholde samme spenning. -Når vi kobler flere solceller sammen, øker effekten. Det gjelder både ved seriekobling og ved parallellkobling

Question 40

Serie- og parallellkobling

Answer 40

``` Seriekobling Spenning (U) = 12 V + 12 V + 12 V = 36 V Effekt (P) = 3 · 100 W = 300 W ``` ``` Parrlellkobling Spenning (U) = 12 V Effekt (P) = 3 · 100 W = 300 W ```

Question 41

Hva er biomasse

Answer 41

*Alt som stammer fra fotosynteseproduksjon i dagens biologiske kretsløp, og som inneholder organiske stoffer – Trevirke i skog – Treavfall – Mye avfall fra husholdning, industri og landbruk *0,5 – 1 % av solenergien som treffer jorda bindes som kjemisk energi i organiske stoffer * Energi som utvinnes fra biomasse kalles bioenergi

Question 42

Biomasse er CO2 – nøytral

Answer 42

Når vi forbrenner biomasse frigjøres like mye CO2 som det som ble bundet i fotosyntesen:6CO2 (g) + 6H2O (l) → C6H12O6 (s) + 6O2 (g) * Dersom tilveksten er like stor som forbrenningen av biomasse , gir bruk av biomasse ingen økning i CO2 – nivået * Forbrenning av fossilt materiale tilfører CO2 til atmosfæren fra kilder utenfor det naturlige karbonkretsløpet.

Question 43

Bruk av biomasse

Answer 43

* Historisk sett har energi fra biomasse vært den viktigste energikilden * Forbrenning av biomasse gir lavere utslipp av NOx og SO2 enn fossilt brensel, men høyere utslipp av partikler. Utslipp av partikler gir lavere luftkvalitet og kan gi luftveisplager • Gjengroing er et økende problem i Norge. Denne biomasseressursen kan i større grad utnyttes i fremtiden: – Flis, ved, pellets til oppvarming av boliger – Fjernvarmeanlegg

Question 44

Bioenergi er viktig også i framtida

Answer 44

• Biomasse kan brukes til å lage flytende drivstoff – Bioolje lages fra planteoljer – Biodiesel kan lages av biooljer og brukes direkte i dieselmotorer. * Biogass er en blanding av metangass og karbondioksid * Biogassen har et bredt bruksområde blant annet i landbruk og næringsmiddelindustrien. * Foredlet biobrensel kan brukes til oppvarming, kraftproduksjon og drivstoff.