Aufgaben zur Energie (Lösungen) - Versionsgeschichte

Patrick.Nordmann: /* Energie und Energieträger */

2022-11-14T20:58:13Z

‎Energie und Energieträger

Patrick.Nordmann: /* Energieverluste und Wirkungsgrad */

2018-03-23T11:19:37Z

‎Energieverluste und Wirkungsgrad

Patrick.Nordmann: /* Energieverluste und Wirkungsgrad */

2018-03-12T16:12:49Z

‎Energieverluste und Wirkungsgrad

Patrick.Nordmann: /* Energiewandler / Energieumlader */

2018-03-12T15:24:10Z

‎Energiewandler / Energieumlader

Patrick.Nordmann: /* Energiewandler / Energieumlader */

2018-03-12T15:22:53Z

‎Energiewandler / Energieumlader

Patrick.Nordmann: /* Energiewandler / Energieumlader */

2018-03-12T15:08:02Z

‎Energiewandler / Energieumlader

Patrick.Nordmann: /* Energiewandler / Energieumlader */

2018-03-12T14:57:22Z

‎Energiewandler / Energieumlader

Patrick.Nordmann: /* Energiewandler / Energieumlader */

2018-03-12T14:56:57Z

‎Energiewandler / Energieumlader

Patrick.Nordmann: /* Energieverluste und Wirkungsgrad */

2018-03-12T12:15:26Z

‎Energieverluste und Wirkungsgrad

Patrick.Nordmann: /* Energie im Haushalt */

2018-03-12T12:11:38Z

‎Energie im Haushalt

@@ Zeile 22: / Zeile 22: @@
 *Bilde drei weitere Sätze in dieser Art.
 #Mit einem aufgepumpten Fahrradreifen kann man einen Schulranzen sechsmal auf einen ein Meter hohen Tisch heben. (Oder sechs Schulranzen auf einen ein Meter hohen Tisch heben oder einen Schulranzen auf einen 6m hohen Tisch heben.)
-#Mit der Energie von zwei Tafeln Schokolade kann man eine Autobatterie laden oder ca. 7 Liter Wasser zum Kochen bringen.
+#Mit der Energie von 90 Tafeln Schokolade oder von 6 Litern Benzin kann man den Akku eines E-Autos laden.
 #Mit der Energie eines Radfahrers kann man 1/100 l, also 10ml Wasser zum Kochen bringen.
 #Mit der Energie von einem Liter kochenden Wasser kann man 10 Radfahrer bis auf 30 km/h anschieben.

@@ Zeile 87: / Zeile 87: @@
 |style="vertical-align:top;"|
 '''2)''' In diesem Energieflussdiagramm ist der Weg der Energie bei einem Kohlekraftwerk dargestellt.
-:'''a)''' Mit welchem Energieträger geht die meiste Energie der Kohle "verloren"?
+:'''a)''' Wie geht die meiste Energie der Kohle "verloren"?
 :Die meiste Energie geht als Wärmeenergie mit dem warmen Dampf und warmer Luft aus dem Kühlturm raus.
 :'''b)''' Welchen Wirkungsgrad hat das Kohlekraftwerk ohne Energietransport zum Verbraucher und mit Transport zum Verbraucher?

@@ Zeile 96: / Zeile 96: @@
 :Bei der "Kraft-Wärme-Kopplung" wird auch die entstehende Wärme sinnvoll genutzt. Damit kann man den Brennstoff der Häuser einsparen, die sonst mit Gas oder Öl heizen müßten.
 :Im Sommer wird nicht so viel Wärme benötigt wie im Winter, daher muss im Sommer doch ein großer Teil der Energie der Kohle ungenutzt bleiben.
+|style="vertical-align:top;"|
-[[Datei:Energieflussbild Kohlekraftwerk.png|369px]]
+[[Datei:Energieflussbild Kohlekraftwerk.png|346px]]
 |}
-'''3)''' Werden viele Energieumlader zu einer Kette geschaltet, so berechnet sich der Gesamt-Wirkungsgrad, indem man alle einzelnen Wirkungsgrade multipliziert.
+'''3)''' Werden viele Energieumlader zu einer Kette geschaltet, so berechnet sich der Gesamt-Wirkungsgrad, indem man alle einzelnen Wirkungsgrade multipliziert.([[Energieverluste_und_der_Wirkungsgrad_von_Energiewandlern#Wirkungsgrad|Tabelle von Wirkungsgraden]])
 <br/>Fährt ein Mensch Fahrrad, der vorher ein Brot gegessen hat, so soll die Energie mit der Bewegung abgegeben werden:
@@ Zeile 107: / Zeile 107: @@
 '''a)''' Berechne den Gesamt-Wirkungsgrad von:
-#einer Glühlampe, die von einem Kohlekraftwerk betrieben wird.
+:1. einer Glühlampe, die von einem Kohlekraftwerk betrieben wird.
-: Das Kraftwerk hat einen Wirkungsgrad von 35%, die Glühlampe von nur 4%:
+:Das Kraftwerk hat einen Wirkungsgrad von 35%, die Glühlampe von nur 4%:
 ::<math>35\% \cdot 4\% = 0{,}35 \cdot 0{,}04 = 0{,}014 = 1{,}4\%</math>
 :Es kommen also nur 1,4% der Kohleenergie mit dem Licht aus der Glühlampe wieder raus!
-#der Energieumladerkette der Dampfmaschine: Dampfmotor > Generator > Glühlampe.
+:2. der Energieumladerkette der Dampfmaschine: Dampfmotor > Generator > Glühlampe.
 :Der Dampfmotor hat einen Wirkungsgrad von 5%, der Generator von 85% und die Glühlampe von 4%:
 ::<math>5\% \cdot 85\% \cdot 4\%= 0{,}05 \cdot 0{,}85 \cdot 0{,}04 = 0{,}0017 = 0{,}17\%</math>
@@ Zeile 117: / Zeile 117: @@
 '''b)''' Vergleiche den Wirkungsgrad von:
-#einem Benzinauto mit einem Elektroauto, das den Akku mit einem Kohlekraftwerk lädt.
+:1. einem Benzinauto mit einem Elektroauto, das den Akku mit einem Kohlekraftwerk lädt.
-#einer Gasheizung mit einer Elektroheizung, die von einem Kohlekraftwerk angetrieben wird.
+:Das Kraftwerk hat einen Wirkungsgrad von 35% und der Elektromotor des E-Autos von 95%:
 ==Energie im Haushalt==

@@ Zeile 52: / Zeile 52: @@
 '''a)''' Ein "Flummi" wird vom Boden aufgehoben und losgelassen. Er fällt, hüpft wieder hoch, er fällt und hüpft wieder hoch, usw.
-[[Datei:Ball Aufprall elastisch.jpg|thumb|Beim Aufprall des Balls wird der Ball langsamer und verformt sich. Dann springt er wieder hoch ([[Media:Ball Aufprall elastisch Zeitlupe.ogv|Video]])]]
+[[Datei:Ball Aufprall elastisch.jpg|thumb|100px|Beim Aufprall des Balls wird der Ball langsamer und verformt sich. Dann springt er wieder hoch ([[Media:Ball Aufprall elastisch Zeitlupe.ogv|Video]])]]
 Am Anfang nutzt der Mensch die chemische Energie des Essens, um den Flummi anzuheben und ihm somit Lageenergie zu geben. Beim Runterfallen wird der Ball immer schneller: Die Lageenergie wird immer kleiner und die Bewegungsenergie nimmt zu.

@@ Zeile 64: / Zeile 64: @@
 Beim Aufprall der Knete auf dem Boden verformt sie sich und wird warm. Die Bewegungsenergie der Knete wird also genutzt um die Knete zu erwärmen.
 [[Datei:Aufgabe Knetball Energieumladerkette sortiert.png|509px]]
 [[Datei:Pfeil_und_Bogen_Bogenschützen.jpg|thumb|100px]]
 [[Datei:Zielscheibe.jpg|thumb|100px]]
 '''c)''' Man spannt den Bogen und läßt die Sehne los. Der Pfeil fliegt davon und bleibt in der Zielscheibe stecken.

@@ Zeile 40: / Zeile 40: @@
 [[Datei:Energieumladerkette_Vegetarier.png|514px]]
-:Bei einem Menschen, der nur Fleisch isst, gibt es noch mindestens einen weiteren Umlader, nämlich das Tier, das gegessen wird. Eine Kuh ist ein reiner Pflanzenfresser, wenn man Raubtiere wie Thunfisch, oder Allesfresser wie das Schwein isst, so kommen noch weitere Energieumlader dazu.
+:Bei einem Menschen, der nur Fleisch isst, gibt es noch mindestens einen weiteren Umlader, nämlich das Tier, das gegessen wird. Eine Kuh ist ein reiner Pflanzenfresser, wenn man Raubtiere wie Thunfisch, oder Allesfresser wie das Schwein isst, so kommen noch weitere Energieumlader dazu. Das ist auch der Grund, warum man mit vegetarischer Ernährung das Ökosystem weniger belastet. ([https://www.planet-wissen.de/gesellschaft/essen/vegetarier/#oekologisch Planet Wissen])
 [[Datei:Energieumladerkette_Fleischesser.png|698px]]
 :Ganz Neugierige fragen jetzt woher die Sonne eigentlich ihre Energie bezieht. Sie bekommt sie aus den Wasserstoff-Atomen, die in der Sonne zu Heliumatomen "verschmelzen", das nennt man Kernfusion. Aber woher haben die Wasserstoff-Atome ihre Energie? Diese haben die Energie wohl schon bei der Geburt des Universums, beim Urknall, mitbekommen. Wo die Energie für den Urknall herkam, weiss niemand genau, dazu kann man vielleicht in der Bibel die Genesis lesen.

@@ Zeile 55: / Zeile 55: @@
 Am Anfang nutzt der Mensch die chemische Energie des Essens, um den Flummi anzuheben und ihm somit Lageenergie zu geben. Beim Runterfallen wird der Ball immer schneller: Die Lageenergie wird immer kleiner und die Bewegungsenergie nimmt zu.
-<br/>Prallt der Flummi auf den Boden, so wird er zusammengedrückt und dabei abgebremst: Die Bewegungsenergie nimmt ab und steckt als Spannergie im Flummi. (Einen Tennisball, der auf dem Boden aufttrifft, kann man [http://deansomerset.com/wp-content/uploads/2011/11/tennis-ball-impact.jpg hier] sehen.)
+<br/>Prallt der Flummi auf den Boden, so wird er zusammengedrückt und dabei abgebremst: Die Bewegungsenergie nimmt ab und steckt als Spannergie im Flummi.
 <br/>Danach entspannt sich der Flummi wieder, drückt sich selbst vom Boden weg und "springt" hoch: Die Spannergie wird wieder Bewegungsenergie.
 <br/>Der Flummi "fliegt" dann nach oben und wird immer langsamer: Die Bewegungsenergie wird wieder zu Lageenergie. Jetzt kann das Spiel von vorne beginnen...

← Nächstältere Version		Version vom 12. März 2018, 14:56 Uhr
Zeile 51:		Zeile 51:

	'''a)''' Ein "Flummi" wird vom Boden aufgehoben und losgelassen. Er fällt, hüpft wieder hoch, er fällt und hüpft wieder hoch, usw.		'''a)''' Ein "Flummi" wird vom Boden aufgehoben und losgelassen. Er fällt, hüpft wieder hoch, er fällt und hüpft wieder hoch, usw.
		+
		+	[[Datei:Ball Aufprall elastisch.jpg\|thumb\|Beim Aufprall des Balls wird der Ball langsamer und verformt sich. Dann springt er wieder hoch ([[Media:Ball Aufprall elastisch Zeitlupe.ogv\|Video]])]]

	Am Anfang nutzt der Mensch die chemische Energie des Essens, um den Flummi anzuheben und ihm somit Lageenergie zu geben. Beim Runterfallen wird der Ball immer schneller: Die Lageenergie wird immer kleiner und die Bewegungsenergie nimmt zu.		Am Anfang nutzt der Mensch die chemische Energie des Essens, um den Flummi anzuheben und ihm somit Lageenergie zu geben. Beim Runterfallen wird der Ball immer schneller: Die Lageenergie wird immer kleiner und die Bewegungsenergie nimmt zu.

← Nächstältere Version		Version vom 12. März 2018, 12:11 Uhr
Zeile 75:		Zeile 75:

	[[Datei:Aufgabe Grashüpfer Energieumladerkette sortiert.png\|727px]]		[[Datei:Aufgabe Grashüpfer Energieumladerkette sortiert.png\|727px]]
		+
		+	==Energieverluste und Wirkungsgrad==
		+	'''1)''' "Ein Automotor hat einen Wirkungsgrad von ca. <math>1/3 \approx 33 \%</math>."
		+	:Das heißt, dass er nur 1/3 der chemischen Energie des Benzins auf die Bewegung des Motors umlädt. Der größte Teil, nämlich 2/3 wird nicht genutzt.
		+
		+	{\|
		+	\|style="vertical-align:top;"\|
		+	'''2)''' In diesem Energieflussdiagramm ist der Weg der Energie bei einem Kohlekraftwerk dargestellt.
		+	:'''a)''' Mit welchem Energieträger geht die meiste Energie der Kohle "verloren"?
		+	:Die meißte Energie geht als Wärmeenergie mit dem warmen Dampf und warmer Luft aus dem Kühlturm raus.
		+	:'''b)''' Welchen Wirkungsgrad hat das Kohlekraftwerk ohne Energietransport zum Verbraucher und mit Transport zum Verbraucher?
		+	:Das Kraftwerk kann 43% der Energie der Kohle auf den Strom umladen, der Wirkungsgrad beträgt 43%.
		+	:Durch weitere Transportverluste in der elektrischen Anlage bleiben zum Schluss beim Verbraucher nur noch 35% übrig. Der Wirkungsgrad insgesamt beträgt nur noch 35%.
		+	:'''c)''' Bei einem Kraftwerk mit "Kraft-Wärme-Kopplung" werden die umliegenden Gebäude durch die Wärme des Kraftwerks geheizt und mit warmem Wasser versorgt. Durch große Rohre wird diese "Fernwärme" bis in die Häuser geleitet. Kleinere Anlagen werden auch "Blockheizkraftwerk" genannt.
		+	:Erkläre was der Vorteil der "Kraft-Wärme-Kopplung" gegenüber einem normalen Kraftwerk ist. Warum macht es einen Unterschied, ob es Sommer oder Winter ist?
		+	:Bei der "Kraft-Wärme-Kopplung" wird auch die entstehende Wärme sinnvoll genutzt. Damit kann man den Brennstoff der Häuser einsparen, die sonst mit Gas oder Öl heizen müßten.
		+	:Im Sommer wird nicht so viel Wärme benötigt wie im Winter, daher muss im Sommer doch ein großer Teil der Energie der Kohle ungenutzt bleiben.
		+	\|
		+	[[Datei:Energieflussbild Kohlekraftwerk.png\|369px]]
		+	\|}
		+	'''3)''' Werden viele Energieumlader zu einer Kette geschaltet, so berechnet sich der Gesamt-Wirkungsgrad, indem man alle einzelnen Wirkungsgrade multipliziert.
		+	<br/>Fährt ein Mensch Fahrrad, der vorher ein Brot gegessen hat, so soll die Energie mit der Bewegung abgegeben werden:
		+
		+	[[Datei:Energieumladerkette_Vegetarier.png\|514px]]
		+	:<math> 35\% \cdot 30\% = 0{,}35 \cdot 0{,}3 = 0{,}105 =10{,}5 \%</math>
		+	Der Wirkungsgrad beträgt insgesamt ca. 10%. Das heißt ca. 10% der Energie aus dem Sonnenlicht ist in der Bewegung angekommen.
		+
		+	'''a)''' Berechne den Gesamt-Wirkungsgrad von:
		+	#einer Glühlampe, die von einem Kohlekraftwerk betrieben wird.
		+	: Das Kraftwerk hat einen Wirkungsgrad von 35%, die Glühlampe von nur 4%:
		+	::<math/>35\% \cdot 4\% = 0{,}35 \cdot 0{,}04 = 0{,}014 = 1{,}4\%<math/>
		+	:Es kommen also nur 1,4% der Kohleenergie mit dem Licht aus der Glühlampe wieder raus!
		+	#der Energieumladerkette der Dampfmaschine: Dampfmotor > Generator > Glühlampe.
		+	:Der Dampfmotor hat einen Wirkungsgrad von 5%, der Generator von 85% und die Glühlampe von 4%:
		+	::<math/>5\% \cdot 85\% \cdot 4\%= 0{,}05 \cdot 0{,}85 \cdot \cdot 0{,}04 = 0{,}0017 = 0{,}17\%<math/>
		+	:Es kommen nur 0,17% aus der Energie des Gases mit dem Licht der Lampe wieder raus!
		+
		+	'''b)''' Vergleiche den Wirkungsgrad von:
		+	#einem Benzinauto mit einem Elektroauto, das den Akku mit einem Kohlekraftwerk lädt.
		+	#einer Gasheizung mit einer Elektroheizung, die von einem Kohlekraftwerk angetrieben wird.
		+

	==Energie im Haushalt==		==Energie im Haushalt==