Energie und Energieträger: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 19. November 2024, 20:57 Uhr

Einführung und Beispiele

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  Diese Weizenpflanzen bekommen ihre Energie kostenlos von der Sonne geliefert.

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  Womit Menschen ihre Energie beziehen können. (Video: Wieviel Energie steckt in einem Brötchen?
  Warum Mehl explodieren kann.)

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  Um in Bewegung zu bleiben brauchen die Muskeln Traubenzucker als Treibstoff.

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  Beim Bremsen wird das Fahrrad langsamer und die Felge wird heiß.

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  Und womit Autos ihre Energie beziehen.

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  In Zukunft mehr so!

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  In einem fahrenden Auto steckt viel Energie.

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  Mit der Bremse kann das Auto die Energie wieder loswerden.

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  In einem Tornado steckt viel zerstörerische Energie.

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  Aber bewegte Luft kann man auch sinnvoll nutzen.

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  Bei uns kommt der Strom aus der Steckdose.

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  Damit ich mir meinen Tee kochen kann.

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  Das Wasser des Schluchsees...

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  ... kann diese Generatoren antreiben.

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  Eine Infotafel

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  Mit diesem oberschlächtigen Mühlrad hat man eine Mühle betrieben.

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  In warmen Wasser steckt auch Energie, die einen Motor antreiben kann.

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  Druckluft wird auch für große Kraftwerke als Speicher erwogen.

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  Im Wachs der Kerze und in der Flamme steckt Energie.

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  In geladenen Akkus steckt Energie, mit der man eine Lampe betreiben kann.

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  Im abgestrahlten Licht steckt auch Energie.

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  Für Energie muss man bezahlen!

Der energetische "Preis" von Karotten beträgt ca. 1090 kJ pro kg. Kann ein Gegenstand etwas antreiben, so enthält er "Energie". Man nennt ihn dann einen "Energieträger": Nahrung treibt die Muskeln an, Benzin ein Auto, bewegte Luft ein Windrad, ein geladener Akku den elektrischen Strom, hoch liegendes Wasser ein Mühlrad, ... Energie ist das Geld der Physik. Man kann damit ausdrücken, wieviel etwas wert ist. Energiemengen gibt man in der Einheit "Joule" (J) an. [math]1\,\rm MJ = 1000\,\rm kJ = 1000000\,\rm J[/math]

Versuch: Der Fahrraddynamo als Bremse

Aufbau

Solche alten Seitenläufer-Dynamos findet man kaum noch. (Warum?)

Man braucht ein Fahrrad mit Nabendynamo, welches idealerweise noch eine alte Halogenbirne als Leuchtmittel hat. Es geht aber auch eine LED-Lampe.

Zuerst läßt man die Lampe ausgeschaltet. Dann hebt man das Vorderrad an, schubst es an und wartet ab was passiert.

Im zweiten Teil schubst man wieder das Vorderrad bei ausgeschalteter Lampe an. Nach einer kurzen Zeit wird jetzt die Lampe angeschaltet.

Beobachtung

Bei ausgeschalteter Lampe dreht sich das angeschubste Rad ca. eine Minute lang, bis es stehen bleibt.

Schaltet man die Lampe an, so hält das Rad viel schneller an.

Folgerung

In dem drehenden Rad steckt Energie. Mit dieser Energie kann man die Lampe betreiben. Dadurch wird die Energie im Rad immer weniger und das Rad wird langsamer.
Deshalb bremst die angeschaltete Lampe das Rad ab.

(Ist die Lampe ausgeschaltet, wird die im Rad gespeicherte Energie trotzdem immer weniger, was an der Reibung in der Fahrradachse und im Dynamo liegt. Dabei wird die Achse und der Dynamo leicht erwärmt.)

Maßeinheiten der Energie

Energiemengen werden in "Joule" (J) angegeben. (Nach dem britischen Bierbrauer und Physiker James Prescott Joule (1818–1889).) Für größere Mengen an Energie verwendet man wie bei Kilogramm (kg), Kilometer (km) oder Megabyte (MByte) die Vorsilben "kilo" oder "Mega":

[math]1\,\rm MJ = 1000\,\rm kJ = 1000000\,\rm J[/math]

Eine ältere noch häufig gebrauchte Energieeinheit ist die "Kalorie" (cal). Sie wird vor allem bei Lebensmitteln noch häufig verwendet. Eine Kalorie Energie entspricht ca. vier Joule Energie:

[math] 1\,\rm cal = 4{,}2\,\rm J[/math]

Die Energie "aus der Steckdose" wird in "KiloWattStunden" (kWh) abgerechnet:

[math]1\,\rm kWh = 1000\,\rm Wh = 3600\,\rm kJ = 3{,}6\,\rm MJ [/math]

Beispiele für Energiemengen

Verschiedene Sorten von Energieträgern / Energieformen

Energie kann in verschiedenen Trägern gespeichert werden: Bewegung, Wärme, Benzin, Licht, Elektrizität,... Je nach Art des Energieträgers hat man der enthaltenen Energie verschiedene Namen gegeben.

Fußnoten

1. ↑ Im Vergleich zu Zimmertemperatur bei 20°C.
2. ↑ Das Licht selbst besteht nicht aus Energie, es enthält die Energie! Was das Licht selbst ist, kann man nicht so einfach beantworten.

Links

• Video ab 20:50: Wieviel Energie steckt in einem Brötchen? (ARD Kopfball vom 15.9.13; oder ganze Sendung: 3:55 bis 10:20min)
• Video: Warum Mehl explodieren kann | alpha Lernen erklärt Chemie (Philip probiert's)

• Video: Strom durch Muskelkraft (Bild.de)
• Video: Energie und Energieverwertung im Essen (ARD SWR odysso)

• Video: Dokumentation - Energie für die Zukunft - Lösungsansätze für unsere Energieprobleme (Discovery Channel)

• Video: „Was ist Energie?“ (Ein Interviewfilm von Wissenschaft im Dialog)
• Energiebedarf und CO2-Ausstoss in Deutschland nach Bereichen gegliedert. (NDR)
• Info-Grafik: Energiebedarf von Deutschland (Die Zeit; Wissen Grafik)
• Planet Wissen: Energie
  • Video: Erneuerbare Energien - Chance für die Zukunft? (Planet Wissen)
  • Text: Erneuerbare Energien - Chance für die Zukunft? (Planet Wissen)
• Video: Energie sparen (Pro7: Galileo)
• Video: Tigerenten-Reporterin Jule hat das Wasserkraftwerk in Rheinfelden besucht
• Video: Geothermie (Spiegel.tv)
• Video: Marokko entdeckt die Windkraft für sich (Deutsche Welle; von Christoph Kober)

• Video: Energie - Wie verschwendet man etwas, das nicht weniger werden kann? (Science Slam)(Martin Buchholz)

• Das Energiebuch ; Prof. Dr. Gottfried Falk, Prof. Dr. Friedrich Herrmann et al, Schroedel Verlag, Hannover, 1981

• Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen liefert Statistiken über den Energiebedarf in Deutschland
• Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat) des Bundesumweltministeriums liefert ebenfalls Daten zur Energieversorgung in Deuschland

• Plappert: Energie

• Energiebedarf eines Haushalts geschätzt und echt
• Energiebedarf Haushalt

• Video: Motorbauteile eines Darda-Motors ab 5:20 sieht man die Aufziehfeder (youtube: "JAYKAY's DARDA TUTORIAL #4" von "Jaykay4466")
• Video: Hot Wheels Sandbox Track wilde Fahrt im Sandkasten mit Hund, Autos werden zwischendurch von einer Art Katapult beschleunigt

Versuche

• LEIFI: Schürholzversuch (Übertragen von Energie von Bewegung auf erwärmte Stoffe)
  • Video: Schürholz-Versuch von "Lukas Lauerer", Vimeo