Opgave
Onlangs is er geopperd om varkens te gaan houden in een zes verdiepingenflat op de Maasvlakte, eufemistisch: een agroproductiepark. Hierover wordt o.a. een ethische discussie gevoerd. Daarover gaat de volgende vraag niet.
Onze vraag betreft de energiehuishouding van zo’n project. Het gaat om 300.000 varkens die elk afzonderlijk te beschouwen zijn als kacheltjes van 100 W. We beschouwen de 'varkensflat met varkens' als systeem.
a) Bereken de jaarproductie aan warmte van de 'varkensflat'.
b) Stel de energievergelijking op voor het systeem en geef een toelichting bij elke term.
Uitwerking vraag (a)
• E = P × t
• P = 300.000 × 100 W = 3 * 107 W
• t = 1 jaar = 365 d = 365 × 24 h = 365 × 24 × 3600 s
• E = 3 * 107 × 365 × 24 × 3600 = 9,5 * 1014 J
Uitwerking vraag (b)
Dit kan zeer uitgebreid. In ieder geval heb je te maken met toevoer van chemische energie in de vorm van varkens en voer en van afvoer van warmte en chemische energie in de vorm van varkens en mest.
Verder is de stal aangesloten op het elektriciteitsnet en loopt er personeel in en uit, die daar arbeid verrichten en energie omzetten.
Algemeen geldt Q + W = ΔE
• Q staat voor de warmte. Er wordt alleen warmte afgevoerd. Het systeem uit betekent negatief.
• W staat voor arbeid. Er werken geen krachten op het systeem die arbeid verrichten.
Deze term is dus nul.
• ΔE geeft de verandering van de energie-inhoud van het systeem weer.
Er wordt chemische energie in de vorm van voer toegevoegd. die term is positief
Er wordt chemische energie in de vorm van varkens en van mest afgevoerd; negatief
We veronderstellen dat er licht brandt. Elektrische energie neemt af en wordt warmte.
Aan beide zijden een negatieve term.
Eveneens zullen er ventilatoren, liften en mensen werken. Elk van deze termen zorgt voor een toevoer van energie en verhoging van de warmteafgifte.
Als het een stationair systeem is en je stelt dat vóór het =-teken de stromen en erachter de energie-inhoud-verandering staat, dan kom je tot:
+ Ech(voer + mensen die werken) + Eelek - Q - Ech(varkens) - Ech(mest) = 0
• Hierin is ieder symbool positief; de richting volgt uit het teken ervoor:
• + erin en - eruit.
