Met AI in het Nederlands gemaakt op basis van onze Engelse quiz; de bronnen verwijzen naar de Nederlandse Wikipedia.
Energie is de mogelijkheid om arbeid te verrichten, en ze laat zich op talloze manieren meten: als warmte, beweging, straling of chemische binding. Deze quiz behandelt de natuurkunde achter energie, de wet van behoud, vermogen versus energie en de maatschappelijke keuzes rond fossiele en duurzame bronnen. Daarnaast duik je in de geschiedenis van de zonnecel, van de eerste waarneming in 1839 tot de satellieten van de jaren vijftig.
Alle 30 vragen met antwoorden en uitleg. Speel de quiz
Q 01Wat is de SI-eenheid van energie?
Joule
Omdat alle soorten energie in dezelfde eenheid worden uitgedrukt, is de warmte van een ton steenkool te vergelijken met de stroom van een windmolen.
Q 02Welke vorm van energie zet een zonnecel om in elektrische energie?
Lichtenergie
Bij belichting springt een elektron uit de valentieband naar de geleidingsband, met de energie van een ingevangen foton.
Q 03Welke vorm van energie wordt in een gaskachel omgezet in warmte?
Chemische energie
De totale energie van een systeem is de som van alle opgeslagen vormen: thermisch, mechanisch, elektrisch, magnetisch, chemisch en nucleair.
Q 04In welke energievorm wordt potentiële energie omgezet als een voorwerp valt?
Kinetische energie
Zwaartekrachtsenergie is een andere naam voor de potentiële energie die bij het vallen vrijkomt.
Q 05Welke eenheid wordt in de praktijk vooral gebruikt voor elektrische energie?
Kilowattuur
De newtonmeter komt als energie-eenheid zelden voor, omdat de Nm ook de SI-eenheid van een koppel is.
Q 06Welke opkomende mogendheid heeft een groot aandeel in de wereldwijde toename van de energievraag?
China
Tegelijk wordt de voorraad fossiele brandstoffen steeds kleiner en dragen kolen, gas en aardolie bij aan luchtvervuiling en het versterkte broeikaseffect.
Q 07Waardoor wordt in elke machine onvermijdelijk een deel van de beweging omgezet in warmte?
Wrijving
Zelfs in de ruimte, waar geen luchtwrijving is, blijft er wrijving tussen de eigen onderdelen van de machine.
Q 08In welke machine wordt warmte omgezet in mechanische energie, zij het nooit met 100% rendement?
Stoommachine
Dit soort warmtemotoren kan nooit alle warmte in arbeid omzetten; een deel stroomt altijd naar een kouder reservoir.
Q 09Hoe heet het principe dat de totale energie in een gesloten systeem altijd gelijk blijft?
Energiebehoud
Een gevolg is dat geen enkel experiment vanzelf energie kan genereren; elk zogenaamd eeuwig draaiend apparaat kreeg toch energie van buiten.
Q 10Hoe heet energie per tijdseenheid, een grootheid die vaak met energie wordt verward?
Vermogen
Wie even hoog springt als hij een keukentrapje op klimt, gebruikt evenveel energie, maar doet dat in minder tijd.
Q 11Welke weinig omstreden energiebron wordt in bergachtige gebieden al eeuwen toegepast?
Waterkracht
De aanleg van stuwmeren kan wel tot spanningen leiden met de plaatselijke bevolking, die gedwongen moet verhuizen.
Q 12Via welk proces wordt kernenergie gewonnen, met radioactief afval als bezwaar?
Kernsplijting
Andere bezwaren zijn de kans op grote rampen in kerncentrales en het in de hand werken van de verspreiding van kernwapens.
Q 13Hoe heet een apparaat dat zogenaamd eeuwig blijft draaien zonder energietoevoer van buitenaf?
Perpetuum mobile
Letterlijk betekent de naam ‘voortdurend bewegend’; bij elk exemplaar kwam er toch energie van buiten aan te pas of viel het apparaat stil.
Q 21Hoeveel procent van het licht kon de allereerste zonnecel omzetten in stroom?
1 procent
In plaats van energie op te wekken, kreeg die inefficiënte cel vooral een plek in de fotografie.
Q 22Wie ontdekte in 1887 het foto-elektrisch effect?
Heinrich Hertz
De Rus Aleksandr Stoletov bouwde daarna de eerste zonnecel op basis van dit effect, waarbij licht direct in elektriciteit wordt omgezet.
Q 23Hoeveel energie is ongeveer nodig om een kopje water tot tegen het kookpunt te brengen?
40 kJ
Met diezelfde energie kun je een stadsbus van 4 ton een meter optillen, afgezien van omzettings- en wrijvingsverliezen.
Q 14Hoe heet het bekendste type zonnecel, dat met vele tegelijk in zonnepanelen wordt gemonteerd?
Fotovoltaïsche cel
De tweede soort is de foto-elektrochemische cel, die je terugvindt in foto-elektrochemische generatoren.
Q 15Waarin gaat een deel van de aangevoerde energie van een warmtemotor verloren?
Koelwater
Daarom kan met hete stoom wél elektriciteit worden gemaakt, maar niet met een grotere hoeveelheid lauw water met dezelfde energie-inhoud.
Q 16In welk jaar concludeerde Albert Einstein dat energie gelijkwaardig is met massa?
1905
De praktische betekenis daarvan was toen nog volstrekt onduidelijk; omdat de lichtsnelheid in de formule gekwadrateerd wordt, levert 1 kg massaverlies enorm veel energie op.
Q 17Welke term voor de wanordelijkheid van een systeem zit in de vrije energie?
Entropie
In de thermodynamica staat de vrije energie naast de enthalpie, de energie zoals die gewoonlijk wordt beschreven.
Q 18Welke energiebron ligt op lange termijn in het verschiet als schoon en vrijwel onuitputtelijk?
Beheerste kernfusie
Na tientallen jaren onderzoek zijn de technische problemen nog lang niet opgelost.
Q 19Welke eenheid, naast de newtonmeter, is identiek aan de SI-eenheid van energie?
Wattseconde
De keuze van de eenheid hangt van de toepassing af; de SI-eenheid blijft de basis waarin alle energievormen vergelijkbaar worden.
Q 20Volgens welke wet verricht een warmtemotor arbeid via warmtestroom naar een kouder reservoir?
Tweede wet van de thermodynamica
Om álle warmte in arbeid om te zetten zou dat reservoir op 0 K moeten blijven, wat in een gesloten systeem onmogelijk is.
Q 24Welke Franse natuurkundige nam in 1839 als eerste het fotovoltaïsch effect waar?
Alexandre-Edmond Becquerel
Het duurde nog tot 1883 voordat dit verschijnsel werd benut om de allereerste zonnecel te bouwen.
Q 25In welk jaar ontving Einstein de Nobelprijs voor zijn verklaring van het foto-elektrisch effect?
1921
Einstein had het effect al zestien jaar eerder verklaard; de Nobelprijs kwam dus met flinke vertraging.
Q 26In welk jaar ontwikkelden Pearson, Fuller en Chapin bij Bell Labs een efficiëntere zonnecel?
1954
Door silicium te doteren bouwden ze een cel met een rendement van 4½ tot 6 procent.
Q 27Welke Amerikaanse wetenschapper bouwde in 1883 de eerste zonnecel?
Charles Fritts
Zijn cel bestond uit halfgeleidend seleen, gecoat met een extreem dun en transparant laagje goud.
Q 28Hoe hoog komt een baksteen van 1 kg met de energie die een kopje water aan de kook brengt?
4 km
De intensiteit waarmee een mens energie ervaart, verschilt vaak sterk van de objectief meetbare fysische waarde.
Q 29Hoe heet het deel van de energie dat in technische arbeid kan worden omgezet?
Exergie
Daarvoor wordt een hoeveelheid stof naar omgevingscondities gebracht: de omgevingsdruk en de omgevingstemperatuur.
Q 30Welke Amerikaan patenteerde in 1941 de moderne siliciumzonnecel?
Russell Ohl
Hij werkte destijds bij Bell Labs, waar tien jaar later een veel efficiëntere zonnecel werd ontwikkeld.