Energieverluste und der Wirkungsgrad von Energiewandlern: Unterschied zwischen den Versionen

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==Einführung und Beispiele==
 
==Einführung und Beispiele==
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Bild:Laufende Frau.jpg|Beim Rennen wird es einem ganz schön heiß. (Video: [https://www.planet-schule.de/sf/php/sendungen.php?sendung=6902 Mensch als Kraftmaschine])
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Bild:Zucker brennend Flamme.jpg|Zucker kann aber auch außerhalb des Menschen verbrannt werden.
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Bild:Auto Oldtimer Ford T tin lizzie.jpg|Bei der "[https://de.wikipedia.org/wiki/Ford_Modell_T Tin Lizzie]" war der Kühler noch gut sichtbar.
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Bild:Auto Polizei Opel.jpg|Aber auch alle neueren Autos haben vorne einen Kühler.
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Bild:Kohlekraftwerk Staudinger in Grosskrotzenburg.jpg|Kraftwerke werden häufig in der Nähe von Flüssen oder am Meer gebaut. ([https://www.google.com/maps/search/kohlekraftwerk+kernkraftwerk/@48.628763,8.0726795,8z/data=!3m1!4b1?entry=ttu&g_ep=EgoyMDI0MTEwNi4wIKXMDSoASAFQAw%3D%3D Karte])
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Bild:Kohle Feuer Ofen.jpg|Kohle kann man natürlich auch ohne Kraftwerk in einem Ofen brennen lassen.
 
  Bild:Handrührgerät.jpg|Das Handrührgerät hat an der Seite eine Reihe von Schlitzen im Gehäuse.
 
  Bild:Handrührgerät.jpg|Das Handrührgerät hat an der Seite eine Reihe von Schlitzen im Gehäuse.
 
  Bild:Handbohrmaschine.jpg|Bei einer Bohrmaschine wird durch die Schlitze Luft aus der Maschine herausgeblasen.  
 
  Bild:Handbohrmaschine.jpg|Bei einer Bohrmaschine wird durch die Schlitze Luft aus der Maschine herausgeblasen.  
 
  Bild:Handbohrmaschine offen.jpg|So sieht die Bohrmaschine Innen aus.
 
  Bild:Handbohrmaschine offen.jpg|So sieht die Bohrmaschine Innen aus.
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  Bild:Auto Oldtimer Ford T tin lizzie.jpg|Bei der "[https://de.wikipedia.org/wiki/Ford_Modell_T Tin Lizzie]" war der Kühler noch gut sichtbar.
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  Bild:Heizplatte Aufbau.jpg|So sieht eine elektrische Kochplatte Innen aus.
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Bild:Auto Polizei Opel.jpg|Aber auch alle neueren Autos haben vorne einen Kühler.
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Bild:Kohlekraftwerk Staudinger in Grosskrotzenburg.jpg|Kraftwerke werden häufig in der Nähe von Flüssen oder am Meer gebaut.
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  Bild:Glühbirne.jpg|Eine Glühbirne wird so heiß, dass man sich daran verbrennen kann.
 
  Bild:Glühbirne.jpg|Eine Glühbirne wird so heiß, dass man sich daran verbrennen kann.
 
  Bild:Energiesparlampe leuchtend.jpg|Eine genauso helle Energiesparlampe wird nicht ganz so heiß.
 
  Bild:Energiesparlampe leuchtend.jpg|Eine genauso helle Energiesparlampe wird nicht ganz so heiß.
 
  Bild:LED-Lampe.jpg|Und eine gleich helle LED-Lampe bleibt ziemlich kalt.  
 
  Bild:LED-Lampe.jpg|Und eine gleich helle LED-Lampe bleibt ziemlich kalt.  
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  Bild:Solaranlage Fachwerkhaus.jpg|Solarzellen haben einen Wirkungsgrad von ca. 15%-20%.
 
  Bild:Solaranlage Fachwerkhaus.jpg|Solarzellen haben einen Wirkungsgrad von ca. 15%-20%.
 
  Bild:Blockheizkraftwerk_in_Freiburg-Vauban.jpg|Das Blockheizkraftwerk in Freiburg-Vauban nutzt "Kraft-Wärme-Kopplung": Es treibt Strom an und heizt die umgebenen Häuser.
 
  Bild:Blockheizkraftwerk_in_Freiburg-Vauban.jpg|Das Blockheizkraftwerk in Freiburg-Vauban nutzt "Kraft-Wärme-Kopplung": Es treibt Strom an und heizt die umgebenen Häuser.
 
  Bild:Energieflussbild Kohlekraftwerk.png|Das Energieflussbild zeigt wo die Energie hin geht.
 
  Bild:Energieflussbild Kohlekraftwerk.png|Das Energieflussbild zeigt wo die Energie hin geht.
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Bild:Heizlüfter.jpg|Dieser elektrische Heizlüfter hat einen Wirkungsgrad von 100%. Sehr effizient!
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Bei allen Energieumladern wird nur ein Teil der Energie auf den gewünschten Energieträger umgeladen. <br/>Der Rest wird immer auf Wärme umgeladen.<ref>Oder: Bei allen Energiewandlern wird nur ein Teil der Energie in die gewünschte Energieform umgewandelt. Der Rest wird immer in Wärmeenergie umgewandelt.</ref>
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Je größer der gewünschte Anteil, desto besser funktioniert der Energieumlader (wandler). <br/>Der Wirkungsgrad liegt zwischen 0% und 100%, er gibt an, wie groß der gewünschte Anteil ist.
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Jeder Energieumlader (umwandler) hat einen Kühlausgang, durch den ungenutzte Wärme abgeleitet wird.
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==Versuch: Dampfmaschine betreibt Solarzelle==
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;Aufbau
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An eine Solarzelle ist ein Elektromotor angeschlossen.
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<br/>Die [[Energiewandler_(Energieumlader)#Versuch:_Eine_Dampfmaschine|Dampfmaschine]] treibt über einen Generator eine Lampe an.
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<br/>Man hält die Solarzelle in das Licht der Lampe und in das Licht der Sonne (oder eines Tageslichtprojektors).
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;Beobachtung
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Der Motor dreht sich nur durch das Licht der Sonne (des Tageslichtprojektors).
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;Folgerung
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Das Licht der Lampe transportiert nicht genügend Energie, um den Motor anzutreiben. Die Dampfmaschine erhält aber viel Energie, was man an der schnellen Bewegung des Kolbens und der Räder sehen kann. Es kommt also die Energie nicht vollständig bei der Solarzelle und dem Elektromotor an. Bei jedem Umlader wird ein Teil der Energie auf einen nicht gewünschten Energieträger umgeladen. So geht Energie "verloren".
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[[Datei:Dampfmaschine Energieumladerkette mit Verlusten sortiert.png|1041px]]
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==Wirkungsgrad==
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Beispiele für Wirkungsgrade<ref>Aus Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Wirkungsgrad#Beispiele Wirkungsgrad</ref>.
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Wirkungsgrad ca.
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|}
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==Fußnoten==
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<references />
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 +
==Links==
 +
*Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Feuerbohren Feuerbohren]
 +
**Video: [https://www.youtube.com/watch?v=g--X8lHD9JY Survival - schnellster Bogendrill (Feuerbohrer) Feuermachen in 10 min.] (youtube: von "Kojote-Akademie Ralf Greiner")
 +
**Video: [https://www.youtube.com/watch?v=GyX3gFiMslA Feuerbohren ganz easy - Neue Technik mit doppelter Spindelführung.] (youtube: von "Buntbär")
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*[https://www.planet-wissen.de/gesellschaft/essen/vegetarier/#oekologisch Ökologischer Fußabdruck von Vegetariern und Fleischessern] (ARD: Planet Wissen; Gesellschaft, 19.02.2018)
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**[https://de.statista.com/infografik/6488/veganer-mit-guter-oekobilanz/ Veganer haben eine gute Ökobilanz] (Quelle: Öko-Institut, 2013)
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*Elektromobilität und Elektroautos
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**podcast: [https://www.quarks.de/podcast/science-cops-ist-das-e-auto-eine-umweltsau/ Quarks Science Cops Folge 35: Die Akte E-Auto: Eine Katastrophe für die Umwelt?]
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**Video: [https://www.youtube.com/watch?v=dRUbqJFD_EQ Wie umweltfreundlich das Elektroauto wirklich ist] (WDR: Quarks)

Aktuelle Version vom 10. November 2024, 20:36 Uhr

Einführung und Beispiele

  • Beim Rennen wird es einem ganz schön heiß. (Video: Mensch als Kraftmaschine)

  • Zucker kann aber auch außerhalb des Menschen verbrannt werden.

  • Leer.jpg
  • Leer.jpg

  • Bei der "Tin Lizzie" war der Kühler noch gut sichtbar.

  • Aber auch alle neueren Autos haben vorne einen Kühler.

  • Kraftwerke werden häufig in der Nähe von Flüssen oder am Meer gebaut. (Karte)

  • Kohle kann man natürlich auch ohne Kraftwerk in einem Ofen brennen lassen.

  • Das Handrührgerät hat an der Seite eine Reihe von Schlitzen im Gehäuse.

  • Bei einer Bohrmaschine wird durch die Schlitze Luft aus der Maschine herausgeblasen.

  • So sieht die Bohrmaschine Innen aus.

  • So sieht eine elektrische Kochplatte Innen aus.

  • Eine Glühbirne wird so heiß, dass man sich daran verbrennen kann.

  • Eine genauso helle Energiesparlampe wird nicht ganz so heiß.

  • Und eine gleich helle LED-Lampe bleibt ziemlich kalt.

  • Leer.jpg

  • Solarzellen haben einen Wirkungsgrad von ca. 15%-20%.

  • Das Blockheizkraftwerk in Freiburg-Vauban nutzt "Kraft-Wärme-Kopplung": Es treibt Strom an und heizt die umgebenen Häuser.

  • Das Energieflussbild zeigt wo die Energie hin geht.

  • Dieser elektrische Heizlüfter hat einen Wirkungsgrad von 100%. Sehr effizient!

Bei allen Energieumladern wird nur ein Teil der Energie auf den gewünschten Energieträger umgeladen.
Der Rest wird immer auf Wärme umgeladen.[1]

Je größer der gewünschte Anteil, desto besser funktioniert der Energieumlader (wandler).
Der Wirkungsgrad liegt zwischen 0% und 100%, er gibt an, wie groß der gewünschte Anteil ist.

Jeder Energieumlader (umwandler) hat einen Kühlausgang, durch den ungenutzte Wärme abgeleitet wird.

Energieumlader mit Verlust.png

Versuch: Dampfmaschine betreibt Solarzelle

Aufbau

An eine Solarzelle ist ein Elektromotor angeschlossen.
Die Dampfmaschine treibt über einen Generator eine Lampe an.
Man hält die Solarzelle in das Licht der Lampe und in das Licht der Sonne (oder eines Tageslichtprojektors).

Beobachtung

Der Motor dreht sich nur durch das Licht der Sonne (des Tageslichtprojektors).

Folgerung

Das Licht der Lampe transportiert nicht genügend Energie, um den Motor anzutreiben. Die Dampfmaschine erhält aber viel Energie, was man an der schnellen Bewegung des Kolbens und der Räder sehen kann. Es kommt also die Energie nicht vollständig bei der Solarzelle und dem Elektromotor an. Bei jedem Umlader wird ein Teil der Energie auf einen nicht gewünschten Energieträger umgeladen. So geht Energie "verloren".

Dampfmaschine Energieumladerkette mit Verlusten sortiert.png

Wirkungsgrad

Beispiele für Wirkungsgrade[2].

Energieumlader
(-wandler)

Wirkungsgrad ca.

Energieabgabe mit
(Energieform)

Pflanze

35%

Holz, Körner,...
(chemische Energie)

Solarzelle

18%

Elektrizität
(elektrische Energie)

Kernkraftwerk

33%

Kohlekraftwerk

35%

Windkraftanlage

50%

Wasserkraftwerk

85%

Generator
(Fahrrad-Nabendynamo)

85%
(60%)

Elektrizität
(elektrische Energie)

Lautsprecher

0,3%

Bewegung
(Bewegungsenergie)

alter Dampfmotor
("Dampfmaschine")

5%

Mensch

30%

Benzinmotor

35%

Elektromotor

95%

Glühlampe

4%

Licht
(Lichtenergie)

Energiesparlampe

16%

LED

20%

Glühwürmchen

90%

Gasheizung

85%

Wärme
(Wärmeenergie)

Elektroheizung

100%

Fußnoten

  1. ↑ Oder: Bei allen Energiewandlern wird nur ein Teil der Energie in die gewünschte Energieform umgewandelt. Der Rest wird immer in Wärmeenergie umgewandelt.
  2. ↑ Aus Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Wirkungsgrad#Beispiele Wirkungsgrad

Links

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