Energieumwandlungen in Natur und Technik
Physik · Klasse 9/10 · mittel
Klasse 9/10MSA-Vorbereitung
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Energie geht nicht verloren, sie wird umgewandelt. Wirkungsgrad η = Nutzenergie : zugeführte Energie.
1Umwandlungen benennen
- a)Solarzelle
- b)Wasserkraftwerk
- c)Glühlampe
- d)Akku beim Laden
- e)Mensch beim Treppensteigen
2Wirkungsgrad
- a)Zugeführt 500 J, genutzt 100 J. η =
- b)Ein Motor hat η = 0,25 und bekommt 2000 J. Nutzenergie =
- c)Warum ist η immer kleiner als 1?
- d)Eine LED hat η ≈ 0,4, eine Glühlampe ≈ 0,05. Was heißt das im Alltag?
3Rechnen mit Energie (g = 10 N/kg)
- a)Ein Körper (4 kg) liegt 3 m hoch.
- b)Wie schnell ist er beim Aufprall ungefähr?
- c)Welche Energie steckt in 0,5 kg Wasser, das um 20 K erwärmt wird? (c = 4,2 kJ/(kg·K))
Energie geht nicht verloren, sie wird umgewandelt. Wirkungsgrad η = Nutzenergie : zugeführte Energie.
1Umwandlungen benennen
- a)SolarzelleStrahlungsenergie → elektrische Energie
- b)WasserkraftwerkHöhenenergie → Bewegungsenergie → elektrische Energie
- c)Glühlampeelektrische Energie → Licht und viel Wärme
- d)Akku beim Ladenelektrische Energie → chemische Energie
- e)Mensch beim Treppensteigenchemische Energie → Höhenenergie und Wärme
2Wirkungsgrad
- a)Zugeführt 500 J, genutzt 100 J. η =η = 100 J : 500 J = 0,2 = 20 %
- b)Ein Motor hat η = 0,25 und bekommt 2000 J. Nutzenergie =E = 0,25 · 2000 J = 500 J
- c)Warum ist η immer kleiner als 1?Ein Teil der Energie wird immer in Wärme umgewandelt, die man nicht nutzen kann.
- d)Eine LED hat η ≈ 0,4, eine Glühlampe ≈ 0,05. Was heißt das im Alltag?Die LED macht aus derselben elektrischen Energie etwa achtmal so viel Licht.
3Rechnen mit Energie (g = 10 N/kg)
- a)Ein Körper (4 kg) liegt 3 m hoch.E = 4 kg · 10 N/kg · 3 m = 120 J
- b)Wie schnell ist er beim Aufprall ungefähr?E wird zu Bewegungsenergie: ½ m v² = 120 J → v² = 60 → v ≈ 7,7 m/s
- c)Welche Energie steckt in 0,5 kg Wasser, das um 20 K erwärmt wird? (c = 4,2 kJ/(kg·K))Q = 0,5 kg · 4,2 kJ/(kg·K) · 20 K = 42 kJ