Energieketten und Energieerhaltung
Energie wird umgewandelt, geht aber nicht verloren. Ein Teil wird nicht genutzt und verteilt sich als Wärme an die Umgebung.
Das lernst du heute
- Ich kann eine Energiekette aufstellen.
- Ich kann den Energieerhaltungssatz erklären.
- Ich kann den Wirkungsgrad berechnen.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Energieformen erkennen
Energie kann ihre Form ändern. Eine Kugel oben auf der Bahn hat Lageenergie. Sie rollt hinunter. Die Lageenergie wird zu Bewegungsenergie. Unten wird sie abgebremst. Die Bewegungsenergie wird zu thermischer Energie. Eine solche Folge heißt Energiekette: Lageenergie → Bewegungsenergie → thermische Energie. Energieerhaltungssatz: In einem abgeschlossenen System bleibt die gesamte Energie gleich. Sie wird nur umgewandelt und übertragen. Bei jeder Umwandlung wird ein Teil nicht genutzt, meist als Wärme. Diesen Teil nennt man Verlust. Die genutzte Energie heißt Nutzenergie. Der Wirkungsgrad ist der Anteil der Nutzenergie an der zugeführten Energie: η = Nutzenergie : zugeführte Energie. Beispiel: Eine Lampe bekommt 200 J und strahlt 60 J als Licht aus. Dann ist η = 60 J : 200 J = 0,30, also 30 %.
| Gerät | Energiekette |
|---|---|
| Fahrraddynamo | Bewegungsenergie → elektrische Energie → Licht |
| Batterie-Taschenlampe | chemische Energie → elektrische Energie → Licht und Wärme |
| Stausee-Kraftwerk | Lageenergie → Bewegungsenergie → elektrische Energie |
Wirkungsgrad berechnen
- Zugeführte Energie: 200 J.
- Nutzenergie: 60 J.
- η = 60 J : 200 J = 0,30.
- Der Wirkungsgrad beträgt 30 %. Die übrigen 140 J werden als Wärme an die Umgebung abgegeben.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Energie ändert nur die Form.
Sie verschwindet nicht.
Ein Teil wird Wärme.
Ein Beispiel
Ein Fahrraddynamo: Du trittst, das Rad dreht sich, der Dynamo erzeugt Strom, die Lampe leuchtet. Beim Dynamo wird es dabei auch etwas warm.
Schritt für Schritt
Du stellst eine Energiekette auf.
- Nenne die Energieform am Anfang.
- Frage: In welche Form wird sie umgewandelt?
- Schreibe die Kette mit Pfeilen.
- Prüfe, wo Wärme entsteht.
Mit einem Bild erklärt
| Vorher | Nachher |
|---|---|
| Lageenergie des Wassers | Bewegungsenergie des Wassers |
| Bewegungsenergie | elektrische Energie |
| elektrische Energie | Licht und Wärme |
Zur Grundlage zurück
- Energieformen erkennen – Du kennst die Energieformen.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Eine Maschine nimmt 500 J auf und gibt 350 J als Nutzenergie ab. Wie viel Joule gehen als Wärme verloren?
Zeig mir den ersten Schritt
Zugeführte Energie minus Nutzenergie.
Lösung ansehen
Lösung: 150
500 J − 350 J = 150 J.
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Eine Lampe bekommt 200 J und strahlt 60 J als Licht aus. Wie groß ist der Wirkungsgrad in Prozent?
Zeig mir den ersten Schritt
Rechne 60 : 200 und schreibe als Prozent.
Lösung ansehen
Lösung: 30
60 : 200 = 0,30 = 30 %.
Tipp: Zeichne die Kette mit Pfeilen. Prüfe: Summe vorher = Summe nachher.
Merksatz: Energie geht nicht verloren und entsteht nicht neu. Sie wird umgewandelt. Wirkungsgrad = Nutzenergie : zugeführte Energie.
Typischer Fehler: Viele sagen, Energie sei „verbraucht“. Sie wird nur in nicht nutzbare Wärme umgewandelt und verteilt sich.
Mini-Quiz
4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
Zeig mir den ersten Schritt
Womit beginnt die Kugel oben?
Lösung ansehen
Lösung: Lageenergie → Bewegungsenergie → thermische Energie
Lösung ansehen
Lösung: Stimmt nicht
Lösung ansehen
Lösung: Anteil der Nutzenergie an der zugeführten Energie
Frage 4 Ein Motor bekommt 400 J und gibt 100 J Nutzenergie ab. Wie groß ist der Wirkungsgrad in Prozent?
Zeig mir den ersten Schritt
100 : 400.
Lösung ansehen
Lösung: 25
100 : 400 = 0,25 = 25 %.
Geschafft
Energieketten zeigen die Umwandlungen. Der Energieerhaltungssatz sagt: Die Summe bleibt gleich. Nicht genutzte Energie wird zu Wärme.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
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