Aufgaben zum Konzept der Energie - Versionsgeschichte

Patrick.Nordmann: /* 1) Energiebedarf eines Menschen */

2025-12-12T03:54:31Z

‎1) Energiebedarf eines Menschen

Patrick.Nordmann: /* 2) Ein Mühlrad */

2025-12-10T16:31:33Z

‎2) Ein Mühlrad

Patrick.Nordmann: /* 1) Energiebedarf eines Menschen */

2025-12-10T16:22:32Z

‎1) Energiebedarf eines Menschen

Patrick.Nordmann am 10. Dezember 2025 um 16:15 Uhr

2025-12-10T16:15:36Z

Patrick.Nordmann: /* 1) Energiebedarf eines Menschen */

2025-12-10T16:15:09Z

‎1) Energiebedarf eines Menschen

Patrick.Nordmann am 10. Dezember 2025 um 16:14 Uhr

2025-12-10T16:14:12Z

Patrick.Nordmann: /* Ein Mühlrad */

2025-12-10T16:09:40Z

‎Ein Mühlrad

Patrick.Nordmann: /* Lageenergie eines Wasserturms */

2025-12-10T16:08:48Z

‎Lageenergie eines Wasserturms

Patrick.Nordmann: /* Energiebedarf einer Wärmepumpe */

2025-12-10T16:06:18Z

‎Energiebedarf einer Wärmepumpe

Patrick.Nordmann: /* Links */

2018-03-27T23:16:28Z

‎Links

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 :a) Berechnen Sie die mittlere Leistung in Watt.
-Nudeln haben einen Brennwert von 1400 kJ/kg.
+g Nudeln haben einen Brennwert von 1400 kJ.
-:b) Welche Menge an Nudeln müßte man pro Tag und wieviel pro Sekunde essen, wenn man seinen Energiebedarf ausschließlich mit Nudeln deckt?
+:b) Berechne das chemische Potential der Nudeln in kJ/kg.
 ===2) Ein Mühlrad===

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 :a) Welche Leistung hat die Mühle maximal? (Gesucht ist also die Energiemenge pro Sekunde.)
-:b) Vergleichen Sie die Leistung des Mühlrads mit der Nahrungsaufnahme eines Menschen.
+:b) Beschreiben Sie die Energieaufnahme des Mühlrads mit einem Trägerstrom und dem zugehörigen Potential. Vergleichen Sie dies mit der Nahrungsaufnahme eines Menschen.
 ===3) Ein Staubsauger===

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 ===1) Energiebedarf eines Menschen===
-Ein Mensch benötigt täglich etwa 10000 kJ Energie, die er durch das Essen erhält. (genauere Werte findet man zB. bei [http://de.wikipedia.org/wiki/Physiologischer_Brennwert Wikipedia].)
+Ein Mensch benötigt täglich etwa 10000 kJ Energie, die er durch das Essen erhält. (genauere Werte findet man zB. bei [https://de.wikipedia.org/wiki/Physiologischer_Brennwert#Energiebedarf_des_Menschen Wikipedia].)
 :a) Berechnen Sie die mittlere Leistung in Watt.

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 :a) Wie groß ist die elektrische Stromstärke? (Gesucht ist also die Ladungsmenge, die in einer Sekunde durch den Sauger fließt.)
 :b) Vergleichen Sie den Staubsauger mit dem Mühlrad.
 ===4) Auto fahren===

@@ Zeile 6: / Zeile 6: @@
 Nudeln haben einen Brennwert von 1400 kJ/kg.
-:b) Welche Menge an Nudeln müßte man pro Tag und wieviel pro Sekunde essen, wenn man damit ausschließlich seinen Energiebedarf deckt?
+:b) Welche Menge an Nudeln müßte man pro Tag und wieviel pro Sekunde essen, wenn man seinen Energiebedarf ausschließlich mit Nudeln deckt?
 ===2) Ein Mühlrad===

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 ([[Inhalt_Kursstufe|'''Kursstufe''']] > [[Inhalt_Kursstufe#Theoretisch-deduktives_Vorgehen_am_Beispiel_der_Energie|'''Das Konzept der Energie''']])
-===Energiebedarf eines Menschen===
+===1) Energiebedarf eines Menschen===
 Ein Mensch benötigt täglich etwa 10000 kJ Energie, die er durch das Essen erhält. (genauere Werte findet man zB. bei [http://de.wikipedia.org/wiki/Physiologischer_Brennwert Wikipedia].)
-*Berechnen Sie die mittlere Leistung in Watt.
+:a) Berechnen Sie die mittlere Leistung in Watt.
 Nudeln haben einen Brennwert von 1400 kJ/kg.
-*Welche Menge an Nudeln müßte man pro Tag und wieviel pro Sekunde essen, wenn man damit ausschließlich seinen Energiebedarf deckt?
+:b) Welche Menge an Nudeln müßte man pro Tag und wieviel pro Sekunde essen, wenn man damit ausschließlich seinen Energiebedarf deckt?
+===2) Ein Mühlrad===
 ===Ein Mühlrad===
 [[Datei:Oberschlächtiges Mühlrad Schloss Homburg.jpg|thumb|150px]]
 Auf ein Mühlrad fließen pro Stunde 18000 Liter Wasser. Das Mühlrad hat einen Durchmesser von 3m.
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 :b) Vergleichen Sie die Leistung des Mühlrads mit der Nahrungsaufnahme eines Menschen.
-===Ein Staubsauger===
+===3) Ein Staubsauger===
-Auf einem Staubsauger steht:
+Auf einem Staubsauger steht: Maximale Leistung: 1500W
-−
 Maximale Leistung: 1500W
-*Wie groß ist die elektrische Stromstärke? (Gesucht ist also die Ladungsmenge, die in einer Sekunde durch den Sauger fließt.)
+:a) Wie groß ist die elektrische Stromstärke? (Gesucht ist also die Ladungsmenge, die in einer Sekunde durch den Sauger fließt.)
-*Vergleichen Sie den Staubsauger mit dem Mühlrad.
+:b) Vergleichen Sie den Staubsauger mit dem Mühlrad.
 <br style="clear: both" />
-===Auto fahren===
+===4) Auto fahren===
 [[Datei:Auto_Widerstand_Geschwindigkeit_Diagramm.png|right]]
 Läßt man ein Auto ohne Antrieb auf ebener Strecke rollen, so wird es immer langsamer. Die Geschwindigkeit und der Impuls nehmen mit der Zeit ab.
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 Darüber läßt sich der Widerstand des Autos bestimmen, der hier über der Geschwindigkeit aufgetragen ist. Man sieht deutlich, dass der Widerstand nicht linear mit der Geschwindigkeit ansteigt, was am Luftwiderstand liegt. Aus diesem Diagramm kann man einiges ablesen, bzw. berechnen.
-*Welche Leistung benötigt man, um konstant 50km/h oder konstant 100km/h zu fahren?
+:a) Welche Leistung benötigt man, um konstant 50km/h oder konstant 100km/h zu fahren?
 Bei einem Ottomotor (Benziner) explodiert das Luft-Benzin-Gemisch bei einer Temperatur von 2000°C. Die Abgase haben eine Temperatur von lediglich 800°C<ref>Siehe LEIFI-Physik: [https://www.leifiphysik.de/waermelehre/waermekraftmaschinen/ausblick/vergleich-ottomotor-dieselmotor Vergleich Ottomotor Dieselmotor]</ref>.
-*Warum kann deswegen der Wirkungsgrad dieses Motors nicht über 47% liegen?
+:b) Warum kann deswegen der Wirkungsgrad dieses Motors nicht über 47% liegen?
 Reale Ottomotoren haben einen Wirkungsgrad von ca. 25%<ref>Siehe: energie.ch: [http://www.energie.ch/verbrennungsmotoren Verbrennungsmotoren]</ref>.
-*Welche Eingangsleistung braucht daher der Motor, um 50km/h oder 100km/h zu fahren? (Wieviel Benzin ist dazu nötig? Man kann den Energiegehalt eines Liters mit ca. 32MJ annehmen<ref>Siehe: Wikipedia: [http://de.wikipedia.org/wiki/Benzinäquivalent Benzinäquivalent]</ref>.
+:c) Welche Eingangsleistung braucht daher der Motor, um 50km/h oder 100km/h zu fahren? (Wieviel Benzin ist dazu nötig? Man kann den Energiegehalt eines Liters mit ca. 32MJ annehmen<ref>Siehe: Wikipedia: [http://de.wikipedia.org/wiki/Benzinäquivalent Benzinäquivalent]</ref>.
-===Energiebedarf einer Wärmepumpe===
+===5) Energiebedarf einer Wärmepumpe===
 Eine Wärmepunpe funktioniert im wesentlichen wie ein Kühlschrank. Der Kühlschrank entzieht dem kalten Inneren Entropie und transportiert sie an das warme Abkühlgitter auf der Rückseite.
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 Die Temp. des Wassers im Bach ist 19°C, die des Wassers im Schwimmbad 23°C.
-*Vergleiche die Wärmepumpe mit dem Mühlrad.
+:a) Vergleiche die Wärmepumpe mit dem Mühlrad.
-*Wie kann man erklären, dass die Wärmepumpe Energie benötigt?
+:b) Wie kann man erklären, dass die Wärmepumpe Energie benötigt?
 Das Wasser im Schwimmbad verliert ständig Entropie an die Umgebung, und zwar pro Sekunde 503Ct. Damit es seine Temp. behält, muss die Wärmepumpe diese Entropie ständig nachliefern.
-*Wie hoch ist der Energiebedarf der Wärmepumpe?
+:c) Wie hoch ist der Energiebedarf der Wärmepumpe?
-===Lageenergie eines Wasserturms===
+===6) Lageenergie eines Wasserturms===
 [[Datei:Wasserturm.jpg|thumb|100px]]
-*Wieviel Lageenergie steckt wohl in dem Wasser des Turms? Genauer: Wieviel Energie könnte man erhalten, wenn man das Wasser am Fuße des Turmes herauslaufen läßt?
+Wieviel Lageenergie steckt wohl in dem Wasser des Turms? Genauer: Wieviel Energie könnte man erhalten, wenn man das Wasser am Fuße des Turmes herauslaufen läßt?
 Der Wasserturm ist in etwa 20m breit und die maximale Wasserhöhe beträgt etwa 10m. Die tragende Betonsäule ist ca. 45m lang.

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−	Man füllt den Turm mit einem konstanten Wasserstrom auf. Das Diagramm zeigt den Zusammenhang zwischen Wassermasse und ~~Füllhöhe mal Ortsfaktor~~. Bestimmen Sie die Energiemenge durch eine ungefähre Flächenbestimmung. Jedes Rechteck entspricht <math>100000\,\rm kg \cdot 10\frac{\rm J}{\rm kg}=1\,\rm MJ</math>.	+	Man füllt den Turm mit einem konstanten Wasserstrom auf. Das Diagramm zeigt den Zusammenhang zwischen Wassermasse und dem Schwerepotential <math>g\, h</math>. Bestimmen Sie die Energiemenge durch eine ungefähre Flächenbestimmung. Jedes Rechteck entspricht <math>100000\,\rm kg \cdot 10\frac{\rm J}{\rm kg}=1\,\rm MJ</math>.

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 ==Links==
-*[http://de.wikibooks.org/wiki/Motoren_aus_technischer_Sicht/_Vergleich_zwischen_dem_Otto-_und_dem_Dieselmotor Wikibooks: Vergleich Otto- und Dieselmotor]
+*Wikibooks: [http://de.wikibooks.org/wiki/Motoren_aus_technischer_Sicht/_Vergleich_zwischen_dem_Otto-_und_dem_Dieselmotor Vergleich Otto- und Dieselmotor]
-*[http://www.leifiphysik.de/web_ph09/umwelt_technik/08vergleich_o_d/vergleich_o_d.htm LEIFI: VErgleich zwischen Otto- und Dieselmotor]
+*LEIFI: [https://www.leifiphysik.de/waermelehre/waermekraftmaschinen/ausblick/vergleich-ottomotor-dieselmotor Vergleich zwischen Otto- und Dieselmotor]
 *[http://www.energie.ch/verbrennungsmotoren Energietechnik: Verbrennungsmotoren] (Energie.ch, Rolf Gloor)
 ==Fußnoten==
 <references />