Energiewandler (Energieumlader)
Um in Bewegung zu bleiben brauchen die Muskeln Traubenzucker als Treibstoff.
Das Kerzenwachs verbrennt und erwärmt die Luft.
Die Luft wird abgebremst, der Rotor angetrieben.
Nach dem Loslassen entspannt sich das Gummi und der Stein bewegt sich.
Das Wasser fällt herunter und das Mühlrad dreht sich.
Die Achterbahn rollt nach unten und wird schneller.
Beim Aufprall des Balls wird der Ball langsamer und verformt sich. Dann springt er wieder hoch (Video)
Der Dynamo nimmt sich die Energie aus dem bewegten Vorderrad und treibt damit den elektrischen Strom an.
Das heiße Wasser erwärmt das kalte und treibt dabei den elektrischen Strom an.
Die Lampe ist "an der Steckdose angeschlossen". Durch den elektrischen Strom leuchtet die Lampe.
Beim Bremsen wird das Fahrrad langsamer und die Felge wird heiß.
Diese Technik des "Feuerbohrens" ist Jahrtausende alt. (Video 1:00 bis 4:15 überspringen)
- Viele Vorgänge in Natur und Technik lassen sich als Wechsel der Energie von einem Träger zu einem anderen beschreiben.
- Bei brennender Kohle von der Kohle in die Wärme der Flamme, bei einem laufenden Menschen von der Nahrung in die Bewegung, bei einem Elektromotor von der Elektrizität in die Bewegung, bei der Photosynthese vom Licht in Kohlehydrate,...
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Bei einem Energiewandler (Energieumlader) wird die Energie von einem Energieträger auf den nächsten umgeladen. Die Energie kommt immer irgendwo her und geht irgendwo hin. Sie kann nicht erzeugt oder vernichtet werden. |
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Versuch: Eine Dampfmaschine
- Aufbau
Zuerst muss man genügend Wasser in den Kessel füllen. Dazu schraubt man am Kessel ein Ventil ab und benutzt einen Trichter zum Einfüllen. Der Kessel sollte nur zu ca. 2/3 gefüllt sein.
Dann schließt man den Hahn der Wasserdampfleitung.
Nun kann das Wasser geheizt werden. Dazu zieht man den Brenner etwas unter dem Kessel heraus, läßt ihn aber noch in der Halterung drin. Jetzt öffnet man die Gasflasche ein wenig und entzündet das ausströmende Gas-Luft-Gemisch am Brenner. Danach kann man den Brenner wieder vollständig unter den Kessel schieben. (Wenn zuviel Gas ausströmt, kann es passieren, dass das Gas bereits an der Luft-Öffnung des Brenners zündet, was zu einer großen gelben Flamme führt.)
Es dauert ca. 5 Minuten, bis das Wasser siedet. Dann kann man die Pfeife am Kessel betätigen und natürlich den Dampfhahn öffnen, das Schwungrad leicht anschubsen und es geht los...
- Wenn die Maschine läuft, kann man das Lämpchen an- und ausschalten.
- Wenn man es schafft, kann man die Gaszufuhr vorsichtig regulieren und so die Flamme klein oder groß einstellen.
- Beobachtung
Die Maschine rattert laut und das Lämpchen leuchtet. Aus dem Gummischlauch kommt eine Wolke, die warm, aber nicht heiß ist.
- Wenn das Lämpchen ausgeschaltet ist, läuft die Maschine schneller als bei angeschaltetem Lämpchen.
- Dreht man die Gasflasche weiter auf, so wird die Flamme größer, die Maschine läuft schneller und das Lämpchen brennt heller.
- Erklärung
Das Gas vermischt sich mit der Luft und verbrennt im Brenner. Dadurch wird das Wasser erhitzt und zum Sieden gebracht. Der heiße Wasserdampf steht unter einem hohen Druck und wird durch ein Rohr zum Dampfmotor geleitet. Im Motor wird ein Kolben hin und her geschoben. Auf der anderen Seite des Motors tritt dann der Dampf wieder aus, was die weiße Wolke verursacht. (Die Wolke besteht aus vielen kleinen Wassertröpfchen.)
Der Motor dreht das große Schwungrad und das wiederum dreht den Generator (Dynamo). Der Dynamo bringt die Lampe zum Leuchten.
Die Gasflasche treibt also den Brenner an, der Brenner heizt den Kessel, der Kessel treibt den Motor an, der Motor treibt das Schwungrad an, das Schwungrad treibt den Generator an und der Generator treibt die Lampe an, die Licht aussendet!
Die Fähigkeit etwas anzutreiben heißt auch "Energie". Die Energie steckt am Anfang im Gas, dann in der heißen Flamme, dann im heißen Dampf, dann in der Bewegung, dann in der Elektrizität und zum Schluss im Licht der Lampe. Auch mit dem Licht der Lampe kann man noch etwas antreiben. Dazu kann man zum Beispiel eine Solarzelle benutzen!
- Ist die Lampe angeschaltet, so benötigt die Maschine viel Energie und wird gebremst.
- Strömt viel Gas aus der Flasche, so wird auch viel Energie bis zur Lampe transportiert.
Das Energieflussbild / die Energieumladerkette der Dampfmaschine zeigt, wie die Energie von einem Energieträger zum anderen weitergereicht wird:
Bild 1
Bild 2
Bild 3
Bild 4
Bild 5
Bild 6
Bild 7
Bild 8
Versuch: Der Kurbel-Generator (Dynamot)
- Aufbau
Man dreht den Dynamo, um die Lampe (6V/30W) zum Leuchten zu bringen und jemand schaltet die Lampe an und aus. (Schließt und öffnet den Stromkreis.)
- Beobachtung
Schaltet man die Lampe an, ist es richtig anstrengend die Dynamokurbel zu drehen, schaltet man die Lampe aus, geht es viel leichter.
- Erklärung
Durch das Kurbeln treibt man den Vorgang an und liefert die dazu nötige Energie. Wird die Lampe angeschaltet, so muß man viel Energie liefen, um sie zu betreiben. Genauso ergeht es auch den Kraftwerken in unserem Stromnetz: werden zur Mittagszeit viele elektrische Geräte eingeschaltet, müssen sie mehr Energie liefern als Nachts, wenn viele Geräte ausgeschaltet sind!
Fußnoten
- ↑ Im Gegensatz zum Geld gibt es weder Inflation noch Deflation :)
