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Energie ist eine der
zentralen Größen der Physik. Energie kennzeichnet einen Zustand,
Energie gibt das
Arbeitsvermögen eines Körpers an.
Dabei kann Energie in
verschiedenen Formen auftreten.
Energie kann nicht
erzeugt und nicht vernichtet werden. Energie kann nur übertragen
oder aus anderen Energieformen umgewandelt werden.
S
E
= konstant
(Energieerhaltungssatz)
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Energieflussdiagramme |
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Energie kann
einem System auf verschiedene Weisen zugeführt werden. Das Auto
benötigt Kraftstoff, also chemische Energie. Wenn ihr arbeitet, dann
benötigt ihr auch chemische Energie, die ihr aus den Nährstoffen der
Nahrung zieht.
Ein Teil dieser
zugeführten Energie wird in nicht nutzbare Energieformen
umgewandelt.
Beispiele:
Ein Motor dreht
sich und wird auch warm. Neben der Bewegung wird aber auch die Wärme
aus der Energieumwandlung gewonnen. Hier ist die Wärme
entwertete Energie.
Eine Lampe soll
leuchten. Leuchtet die Lampe, so strahlt sie aber auch Wärme
ab. Diese Wärmeenergie ist entwertete Energie. |
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Das Verhältnis
von genutzter Energie zur zugeführten Energie ist der
Wirkungsgrad
h.
Je größer
der Anteil der genutzten Energie, desto größer der Wirkungsgrad.
Zurück zum
Beispiel Glühlampe: "Normale" Glühlampen werden sehr warm, sie haben
einen kleineren Wirkungsgrad als Leuchtstoffröhren oder
Energiesparlampen. |
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Der
Wirkungsgrad
h
ist eine Zahl,
er kann Werte zwischen 0 und 1 annehmen. Je größer der
Wirkungsgrad
h,
desto
geringer die Verluste. Wirkungsgrad 1 bedeutet keine Verluste.
Dieser Wert kann jedoch praktisch nicht erreicht werden.
F
Wirkungsgrade einiger
Maschinen |
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Energiekontenmodell |
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Energiekontenmodelle
stellen die Beziehung zwischen den umzuwandelnden Energien dar. Die
Summe der einzelnen Energien ist dabei stets gleich der
Gesamtenergie.
Rollt die Kugel
den Berg hinab, dann verliert sie Lageenergie. Diese Lageenergie
wird in Bewegungsenergie umgewandelt.
S
E
= konstant
(Energieerhaltungssatz)
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Reibungseinflüsse blieben bei der Animation unberücksichtigt. |
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F
EXCEL Animation Kugel am Hang
F
EXCEL Animation
Pendel
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Beschreiben das Experiment und erkläre,
warum die Schülerin keine Angst um ihre Nase haben muss! |
F
Fadenpendel (wmv, 280 kB)
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