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| | ==Leere Seite== | | ==Leere Seite== |
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| − | __NOTOC__
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| − | ==Praktikum: Bau einer Panflöte aus Reagenzgläsern==__NOTOC__
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| − | ===Arbeitsauftrag===
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| − | [[Datei:Reagenzglasständer.jpg|thumb]]
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| − | *Berechnen Sie die Längen der Luftsäulen für die Notenwerte einer Dur-Skala. (In reiner Stimmung und in gleichstufiger Stimmung)
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| − | *Bauen Sie eine gestimmte Panflöte aus den Reagenzgläsern.
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| − | ;Material
| + | ==Aufgaben zu Energieverlust und Wirkungsgrad== |
| − | :Reagenzgläser, Reagenzglasständer, Wasser
| + | '''1)''' "Ein Automotor hat einen Wirkungsgrad von ca. <math>1/3 \approx 33 \%</math>." |
| − | <br style="clear: both" />
| + | :Was ist damit gemeint? |
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| − | ;Theoretischer Hintergrund
| + | {| |
| − | | + | |style="vertical-align:top;"| |
| − | '''a)''' Die "[https://de.wikipedia.org/wiki/Reine_Stimmung reine Stimmung]":
| + | '''2)''' In diesem Energieflussdiagramm ist der Weg der Energie bei einem Kohlekraftwerk dargestellt. |
| − | | + | :'''a)''' Wie geht die meiste Energie der Kohle "verloren"? |
| − | Bei dieser Stimmung sind alle Töne auch Obertöne des Grundtons. Dafür sind die Tonabstände nicht gleichmäßig. Es gibt einen großen und einen kleinen Ganztonschritt. Zwei Halbtonschritte sind auch kein Ganztonschritt.
| + | :'''b)''' Welchen Wirkungsgrad hat das Kohlekraftwerk ohne Energietransport zum Verbraucher und mit Transport zum Verbraucher? |
| − | {| class="wikitable" style="border: medium solid;" | + | :'''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. |
| − | ! width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| C-Dur
| + | :Erkläre was der Vorteil der "Kraft-Wärme-Kopplung" gegenüber einem normalen Kraftwerk ist. Warum macht es einen Unterschied, ob es Sommer oder Winter ist? |
| − | | width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| C
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| − | | width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| D
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| − | | width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| A
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| − | | colspan="2" style="border: medium solid;"|Intervall
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| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| große<br/>Sekunde
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| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| Quarte
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| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| Quinte
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| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| große<br/>Sexte
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| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| große<br/>Septime
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| Oktave
| + | |
| − | |-
| + | |
| − | | colspan="2" style="border: medium solid;"| Frequenz
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math>f_0</math>
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math>\tfrac{9}{8}\, f_0</math>
| + | |
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| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math>\tfrac{4}{3}\, f_0</math>
| + | |
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| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math>\tfrac{5}{3}\, f_0</math>
| + | |
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| + | |
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| + | |
| − | |-
| + | |
| − | | colspan="3" |Frequenzverhältnis<br/>benachbarter Töne
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math> \begin{matrix} \longmapsto \\ \cdot \tfrac{9}{8}\end{matrix}</math>
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math> \begin{matrix} \longmapsto \\ \cdot \tfrac{10}{9}\end{matrix}</math>
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math> \begin{matrix} \longmapsto \\ \cdot \tfrac{16}{15}\end{matrix}</math>
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math> \begin{matrix} \longmapsto \\ \cdot \tfrac{9}{8}\end{matrix}</math>
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math> \begin{matrix} \longmapsto \\ \cdot \tfrac{10}{9}\end{matrix}</math>
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math> \begin{matrix} \longmapsto \\ \cdot \tfrac{9}{8}\end{matrix}</math>
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math> \begin{matrix} \longmapsto \\ \cdot \tfrac{16}{15}\end{matrix}</math>
| + | |
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| | + | [[Datei:Energieflussbild Kohlekraftwerk.png|369px]] |
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| | + | '''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 zum Beispiel ein Mensch Fahrrad, der vorher ein Brot gegessen hat, so wird die Energie zuerst von der Weizenpflanze von Licht auf das Weizenkorn umgeladen. Der Mensch lädt die Energie des Korns auf die Bewegung um: |
| | | | |
| − | '''b)''' Die "[https://de.wikipedia.org/wiki/Gleichstufige_Stimmung gleichstufige Stimmung]":
| + | [[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. |
| | | | |
| − | Bei dieser Stimmung stimmen die Töne nicht mehr exakt mit den Obertönen des Grundtons überein. Daraus ergibt sich ein anderer Klang.
| + | '''a)''' Berechne den Gesamt-Wirkungsgrad von: |
| − | <br/>Die Oktave wird in 12 gleichgroße Halbtonschritte aufgeteilt. Damit sind alle Ganztonschritte gleich groß, nämlich gerade zwei Halbtonschritte.
| + | #einer Glühlampe, die von einem Kohlekraftwerk betrieben wird. |
| − | <br/>Das Frequenzverhältnis vom Grundton zur Oktave ist 1:2, deshalb ist das Frequenzverhältnis eines Halbtonschrittes:
| + | #der Energieumladerkette der Dampfmaschine: Dampfmotor > Generator > Glühlampe. |
| − | :<math> 1 \cdot h^{12} = 2 \quad \Rightarrow\quad h = \sqrt[12]{2} \approx 1{,}0595</math>
| + | |
| | | | |
| − | {| class="wikitable"
| + | '''b)''' Vergleiche den Wirkungsgrad von: |
| − | ! width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| C-Dur
| + | #einem Benzinauto mit einem Elektroauto, das den Akku mit einem Kohlekraftwerk lädt. |
| − | | width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| C
| + | #einer Gasheizung mit einer Elektroheizung, die von einem Kohlekraftwerk angetrieben wird. |
| − | | width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| D
| + | |
| − | | width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| E
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| − | | width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| F
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| − | | width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| G
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| + | |
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| − | | width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| C
| + | |
| − | |-
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| − | | colspan="2" style="border: medium solid;"|Intervall
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| Prime
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| große<br/>Sekunde
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| große<br/>Terz
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| Quarte
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| Quinte
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| große<br/>Sexte
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| große<br/>Septime
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| Oktave
| + | |
| − | |-
| + | |
| − | | colspan="2" style="border: medium solid;"| Frequenz
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math>f_0</math>
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math>h^2 \, f_0</math>
| + | |
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| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math>h^5\, f_0</math>
| + | |
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| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math>h^9\, f_0</math>
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math>h^11\, f_0</math>
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math>2\, f_0</math>
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| − | |-
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| − | | colspan="3" style="border: medium solid;"|Frequenzverhältnis<br/>benachbarter Töne
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| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math> \begin{matrix} \longmapsto \\ \cdot h^2\end{matrix}</math>
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| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math> \begin{matrix} \longmapsto \\ \cdot h^2\end{matrix}</math>
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math> \begin{matrix} \longmapsto \\ \cdot h\end{matrix}</math>
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| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| <math> \begin{matrix} \longmapsto \\ \cdot h\end{matrix}</math>
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| | + | ==Energie im Haushalt== |
| | + | '''1) Energie sparen im Haushalt''' |
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| − | '''c)''' Eine [https://de.wikipedia.org/wiki/Pentatonik#Anhemitonische_Pentatonik Pentatonik]
| + | In einem Haushalt braucht man Energie für die vielen elektrischen Geräte, wie Waschmaschine, Lampen, Computer,... und für die Heizung, das warme Wasser und für das Auto. |
| | + | |
| | + | *Zeichne ein Diagramm, aus dem hervorgeht, wofür ein durchschnittlicher Haushalt viel Energie benötigt und wofür weniger. (Infos im Artikel: [https://www.ndr.de/ratgeber/klimawandel/CO2-Ausstoss-in-Deutschland-Sektoren,kohlendioxid146.html Energiebedarf in Deutschland]) |
| | | | |
| − | Verwendet man von den sieben Tönen der C-Dur-Skala nur die fünf Töne C, D, E, G und A, so klingen alle Töne miteineinander sehr harmonisch und man kann damit irgendetwas improvisieren, ohne dass es schräg klingt. Das geht am besten mit der reinen Stimmung.
| + | |
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| | + | '''2) Energiemengen und Kosten berechnen''' |
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| − | ;Beobachtungen
| + | Peters Schreibtischlampe hat eine Leistung von 20 Watt. Er schaltet sie am Tag ca. 2 Stunden an. Für eine Kilowattstunde Energie verlangt sein Stromanbieter 25 Cent. |
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| − | {| class="wikitable"
| + | *Wieviel Energie benötigt man um die Lampe eine Sekunde, eine Minute oder eine Stunde anzuschalten? |
| − | |+ '''Die für die Reagenzgläser nötigen Längen der Luftsäule'''
| + | *Was kostet Peter die Schreibtischlampe pro Monat und pro Jahr? |
| − | |-
| + | |
| − | ! width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| C-Dur
| + | |
| − | | width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| C
| + | '''3) Verschiedene Lichtquellen''' |
| − | | width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| D
| + | |
| − | | width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| E
| + | Herbert mag das Licht von Energiesparlampen nicht und beleuchtet sein Wohnzimmer deshalb mit einer Glühlampe. Andrea hat sich dagegen für die gesamte Wohnung Energiesparlampen zugelegt, während Maria sich für LED-Lampen entschieden hat. |
| − | | width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| F
| + | |
| − | | width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| G
| + | *Vergleiche die verschiedenen Lampentypen bezüglich Energiebedarf, Wärmeentwicklung und Lebensdauer. |
| − | | width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| A
| + | |
| − | | width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| H
| + | Ein Glühwürmchen kann auch Licht produzieren und zwar mit einem Wirkungsgrad von über 90% |
| − | | width="80px" align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| C
| + | *Was ist damit gemeint? |
| − | |-
| + | |
| − | | colspan="2" style="border: medium solid;"|Intervall
| + | ==Fußnoten== |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| Prime
| + | <references /> |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| große<br/>Sekunde
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| große<br/>Terz
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| Quarte
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| Quinte
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| große<br/>Sexte
| + | |
| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| große<br/>Septime
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| − | | align="center" colspan="2" style="border: medium solid;"| Oktave
| + | |
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| + | |
| − | | colspan="2" style="border: medium solid;"| Luftsäule (cm)<br/>"rein"
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| − | | colspan="2" style="border: medium solid;"| Luftsäule (cm)<br/>"gleichstufig"
| + | |
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| − | |}
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Der Wirkungsgrad beträgt insgesamt ca. 10%. Das heißt ca. 10% der Energie aus dem Sonnenlicht ist in der Bewegung angekommen.
In einem Haushalt braucht man Energie für die vielen elektrischen Geräte, wie Waschmaschine, Lampen, Computer,... und für die Heizung, das warme Wasser und für das Auto.
Peters Schreibtischlampe hat eine Leistung von 20 Watt. Er schaltet sie am Tag ca. 2 Stunden an. Für eine Kilowattstunde Energie verlangt sein Stromanbieter 25 Cent.
Herbert mag das Licht von Energiesparlampen nicht und beleuchtet sein Wohnzimmer deshalb mit einer Glühlampe. Andrea hat sich dagegen für die gesamte Wohnung Energiesparlampen zugelegt, während Maria sich für LED-Lampen entschieden hat.
Ein Glühwürmchen kann auch Licht produzieren und zwar mit einem Wirkungsgrad von über 90%
