Energietransformaties zijn processen waarbij energie van de ene soort (bv. kinetische, gravitatiepotentiaal, chemische energie) wordt omgezet in een andere. Bij elke vorm van energiegebruik moet een soort energietransformatie plaatsvinden.
Energie moet voldoen aan de wetten van de thermodynamica.
Thermodynamica is de studie van hoe energie verandert van het ene type in het andere. De wetten van de thermodynamica zijn van toepassing op energie en energieomzettingen.
De eerste wet van de thermodynamica:
hoofdartikel
Energie kan niet worden gecreëerd of vernietigd (dit wordt het behoud van energie genoemd); maar het kan wel van het ene type in het andere worden getransformeerd. In feite wordt bij elk nuttig proces energie omgezet van de ene vorm in de andere. Er zijn veel verschillende vormen of soorten energie. Enkele voorbeelden van alledaagse energietransformaties zijn:
| Scenario | Energieomzettingen die hierbij betrokken zijn |
|---|---|
| Handen tegen elkaar wrijven om ze warm te maken | Kinetische energie naar thermische energie |
| Gebruik van een zaklamp metzaklamp | Chemische energie in elektrische energie (in de batterij) Elektrische energie in stralingsenergie (in de lamp) |
| Een voorwerp dat versnelt als het valt | Gravitationele potentiële energie naar kinetische energie |
De tweede wet van de thermodynamica:
hoofdartikel
Enige vormen van energie zijn nuttiger dan andere. Het gebruik van energie maakt haar altijd minder nuttig, ook al wordt er in feite geen energie vernietigd.
Kinetische energie en elektriciteit zijn de nuttigste vormen. Deze zijn “hoogwaardig” omdat ze bijna volledig kunnen worden omgezet in elke andere soort energie. Elektriciteit kan bijvoorbeeld gemakkelijk worden gebruikt om warmte (thermische energie) of licht (stralingsenergie) op te wekken, chemische bindingen te verbreken (chemische energie), voorwerpen te verplaatsen (kinetische energie), of voorwerpen op te tillen (gravitatiepotentiaal).
De minst bruikbare vorm van energie is thermische energie bij lage temperatuur. Deze kan nog wel worden omgezet in een vorm van hogere kwaliteit, maar daarbij gaat altijd nuttige energie verloren. Energie omzetten in een minder bruikbare vorm en dan proberen terug te werken krijgt nooit 100% van de bruikbare energie terug.
Bijv. als een auto rijdt, wordt de motor warm (thermische energie). De warmte van de motor helpt de auto niet vooruit of sneller te gaan. Deze verspilde energie is een onvermijdelijk bijproduct van het omzetten van de brandstof van de auto (chemische energie) in beweging (“hoogwaardige” kinetische energie), maar kan mogelijk worden gebruikt voor het verwarmen van de cabine van de auto om de algehele energie-efficiëntie enigszins te verhogen. Het is een uitdaging voor alle vormen van energieopwekking om verspilde energie tot een minimum te beperken en zo efficiënt mogelijk te zijn.
PhET: Energievormen en -veranderingen
De Universiteit van Colorado heeft ons vriendelijk toestemming gegeven om de volgende PhET-simulatie te gebruiken. Klik om een interactieve simulatie uit te voeren om transformaties tussen soorten energie te onderzoeken. Meer specifiek behandelt deze simulatie omzettingen tussen vormen van mechanische, elektrische, chemische en lichtenergie.
Voor verder lezen
- Tweede wet van thermodynamica
- Behoud van energie
- Rendement
- Cogeneratie
- Carnot rendement
- Of verken een willekeurige pagina