De wet van behoud van energie

De allerbelangrijkste wet als je gaat rekenen met energie is de wet van behoud van energie. De toepassingen van de wet van behoud van energie zijn bijna eindeloos. Overal waar je komt is het belangrijk en de wet geeft verklaringen voor de meest alledaagse dingen zoals waarom geluid steeds zachter klinkt hoe verder je van de bron bent. Hierom is het belangrijk dat je snapt wat de wet van behoud van energie is en hoe je ermee werkt. Op deze pagina kun je lezen wat je moet weten over de wet van behoud van energie.

Wat is de wet van behoud van energie?

De wet van behoud van energie bestaat uit twee delen:

• Energie kan van de ene vorm omgezet worden in de andere, maar verdwijnt nooit zomaar. Er zijn namelijk verschillende energievormen.
• De totale energie in een gesloten systeem verandert nooit! De totale hoeveelheid energie blijft gelijk.

Deze twee delen zijn onlosmakelijk aan elkaar verbonden, maar laten we kijken wat ze afzonderlijk van elkaar betekenen.

Het eerste deel zegt iets over het omzetten van energie in andere energievormen. Dit is mogelijk zolang er geen energie verloren gaat. Een voorbeeld hiervan is een auto die rijdt. Terwijl de auto rijdt, wordt er benzine verbrand. Deze benzine bevat chemische energie die wordt omgezet in de aandrijving van de auto, heel veel warmte en een beetje energie in de vorm van geluid dat vrijkomt bij de explosie van de benzine in de motor van de auto. De chemische energie in de benzine wordt dus omgezet in warmte, geluid en kinetische energie van de auto. Er gaat niks verloren.

Het tweede deel van de wet zegt dat energie in een gesloten systeem nooit verloren gaat. Het is belangrijk om te zeggen dat het om een gesloten systeem gaat, anders zou er energie weg kunnen gaan of er juist bij komen. Denk weer aan het voorbeeld met de auto: zodra je het gas loslaat, begint de auto te vertragen. Je zou nu in eerste instantie denken dat energie niet behouden is, want de auto verliest kinetische energie. Deze kinetische energie wordt echter omgezet in warmte in de banden door de rolweerstand tussen de banden en de weg. Daarnaast heeft de auto ook luchtweerstand die ervoor zorgt dat de auto vertraagt. De kinetische energie van de auto wordt nu omgezet in warmte in de banden en beweging van de lucht om de auto als deze erdoorheen beweegt. Je geeft dus kinetische energie aan de moleculen in de lucht.

De wet van behoud van energie staat ook bekend als de eerste wet van de thermodynamica. Thermodynamica is een onderdeel van natuurkunde dat gaat over de leer van warmte en hoe dit omgezet kan worden in nuttige vormen van energie. Met de wet van behoud van energie kun je dus bepalen of bepaalde processen mogelijk zijn door te bestuderen of er geen energie verloren gaat of juist bijkomt. Een omzetting van energie is alleen mogelijk als daarbij de som van alle energiesoorten gelijk blijft. De totale energie verandert dus nooit!

Video voorbeeld

In onderstaande Engelse video wordt gedemonstreerd hoe behoud van energie in zijn werk gaat en waarom het zo belangrijk is.

 

Nog een voorbeeld van behoud van energie is een bal die je laat stuiteren. Je houdt een bal boven de grond en laat deze los. Zodra je de bal loslaat wordt de zwaarte-energie van de bal omgezet in kinetische energie totdat de bal de grond raakt. Als de bal de grond raakt, wordt er een beetje energie omgezet in warmte en geluid, waarna de bal weer omhoog komt. De bal raakt dan kinetische energie kwijt terwijl er zwaarte-energie bijkomt. De energie wordt dus omgezet. Na een paar keer stuiteren komt de bal stil te liggen op de grond. Dit komt door de energie die is omgezet in warmte en geluid bij het stuiteren. De bal ’verliest’ deze energie en op een gegeven moment heeft de bal niet genoeg energie meer om omhoog te stuiteren en komt hij stil te liggen. De energie gaat echter niet verloren, omdat deze wordt afgegeven aan de omgeving in het geval van warmte en aan je oren, omdat je het geluid hoort. Je zou dus zomaar als vraag op een toets kunnen krijgen hoe het komt als je een bal laat stuiteren dat deze op een gegeven moment stil komt te liggen. Nu weet je het antwoord!