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 Energi9A Energi – det som får noe til å skje9B 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 energimottagereEnergikjede 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

VarmeVarme er energioverføring som følge av temperaturforskjell.

TemperaturTemperatur er et mål på den indre energien i en gjenstand.

Indre energiDen 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 partikkel-bevegelse) og har bare plussgrader. Enheten er kelvin, K.

Tilstandsformer

Tilstandsform,temperatur og varmePlatåene definerer smelte-punkt 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 kokingFører 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 fordam-pingsvarme angir hvor mye varme som må tilføres 1 kg av et stoff for at det skal fordampe.

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

Loven om energikvalitetI en energioverføring synker den samlede energikvaliteten.

Høyverdige og lavverdige energiformerEn energiform er høyverdig dersom den enkelt kan overføres til nyttige energiformer. En energiform er lavverdig dersom den vanskelig kan overføres til nyttige energiformer.

VirkningsgradVirkningsgraden 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 ikke-fornybar?

Solfangere

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.

Solfangeranlegg

VarmepumperEn varmepumpe overfører indre energi fra omgivelsene til en bolig slik at innetem-peraturen i boligen stiger mens utetem-peraturen faller (et omvendt kjøleskap).

Fordi utetemperaturen er lavere enn innetemperaturen, må varmepumpa bruke høyverdig elektrisk energi.

SolcelleanleggI 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

Effekt (P)= 3 · 100 W = 300 W

Spenning (U) = 12 V

Effekt (P)= 3 · 100 W = 300 W