Aufgaben zur Energie (Lösungen)

Energie und Energieträger

1) Eine Batterie ist ein Energieträger. Denn in der Batterie steckt Energie, mit der man einen Motor antreiben kann.

• Nenne drei weitere Gegenstände, die auch Energieträger sind und sage, was man mit dieser Energie machen kann.

Heizöl ist ein Energieträger. Mit einem Ofen kann man die Wohnung erwärmen.

Licht ist ein Energieträger. Mit einer Solarzelle kann man den elektrischen Strom antreiben.

Wasser in einem Stausee ist ein Energieträger. Fließt es nach unten durch eine Turbine, kann man einen Generator drehen lassen.

Ein sich drehendes Rad ist eine Energieträger. Mit einem Dynamo kann man den elektrischen Strom antreiben.

Heisses Wasser/Wasserdampf ist ein Energieträger. Damit kann man eine Dampfmaschine antreiben.

Zusammengedrückte Luft ist ein Energieträger. Damit kann man einen Presslufthammer betreiben.

2) Der Wind, also Luft, die sich schnell bewegt, ist auch ein Energieträger. Alle Gegenstände, die sich bewegen, enthalten Bewegungsenergie.

• Welche anderen Energieformen gibt es noch? Nenne jeweils ein Beispiel.

1. Bewegungsenergie: fahrendes Rad, Auto, Wind, Wasser in einem Fluss,...
2. Lageenergie: Wasser im Stausee, Schulranzen auf dem Tisch, alle Gegenstände, die hochgehoben wurden.
3. Spannenergie: auseinandergezogener Expander, zusammengedrückte Luft, zusammengedrückter Ball,...
4. chemische Energie: Batterie, Kohle, Gas, Öl, Holz,...
5. Wärmeenergie: heisses Wasser, warme Luft,...
6. elektrische Energie: wird vom elektrischen Strom transportiert.
7. Lichtenergie: steckt im Licht

3)" Mit der Energie von einer Stunde Sonnenlicht auf einen Quadratmeter kann man eine Autobatterie aufladen."

• Bilde drei weitere Sätze in dieser Art.

1. Mit einem aufgepumpten Fahrradreifen kann man einen Schulranzen sechsmal auf einen ein Meter hohen Tisch heben. (Oder sechs Schulranzen auf einen ein Meter hohen Tisch heben oder einen Schulranzen auf einen 6m hohen Tisch heben.)
2. Mit der Energie einer Tafel Schokolade kann man fast eine Autobatterie laden und ca. 10 Liter Wasser zum Kochen bringen.
3. Mit der Energie eines Radfahrers kann man 1/100 l, also 10ml Wasser zum Kochen bringen.
4. Mit der Energie von einem Liter kochenden Wasser kann man 10 Radfahrer bis auf 30 km/h anschieben.

Energiewandler / Energieumlader

1) Ein Automotor bekommt mit dem Benzin seine Energie und setzt damit das Auto in Bewegung. Der Motor wird dabei auch sehr heiss. Der Motor lädt die Energie vom Benzin auf die Bewegung des Autos und auf den heissen Motor um.

2) Energie für den Menschen

• 

  

  Dieses Bild veranschaulicht die Nahrungskette in einem See.
  Schlußendlich kommt die gesamte Energie von der Sonne. Bei einem Menschen, der sich vegetarisch ernährt, gibt es aber nur einen Zwischenschritt, nämlich die Plflanze, die direkt das Sonnenlicht nutzen kann:

Bei einem Menschen, der nur Fleisch isst, gibt es noch mindestens eine weiteren Umlader, nämlich das Tier, das gegessen wird. Eine Kuh ist ein reiner Pflanzenfresser, wenn man Raubtiere wie Thunfisch, oder Allesfresser wie das Schwein isst, so kommen noch weitere Energieumlader dazu.

3) Diese Tabelle von Energieumladern ist vollständig ausgefüllt.

Energie im Haushalt

1) Energie sparen im Haushalt

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.

• Hier findet man ein Diagramm, aus dem hervorgeht, wofür ein durchschnittlicher Haushalt viel Energie benötigt und wofür weniger: Die Hälfte zum Heizen der Wohnung, ein Drittel für das Autofahren und der Rest für das warme Wasser und die Elektrogeräte zu gleichen Teilen.

2) Energiemengen und Kosten berechnen

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.

• Wieviel Energie benötigt man um die Lampe eine Sekunde, eine Minute oder eine Stunde anzuschalten?

Die Lampe benötigt in jeder Sekunde 20J Energie:

Zeit  | Energie
   1s |   20J
  60s |  900J
3600s | 7200J

• Was kostet Peter die Schreibtischlampe pro Monat und pro Jahr?

Eine Wattstunde Energie entspricht 3600 Joule Energie. Ein Gerät mit einem Watt Leistung benötigt in einer Stunde genau eine Wattstunde Energie, weil eine Stunde 3600 Sekunden hat. Eine Kilowattstunde sind tausend Wattstunden:

Zeit | Energie 
  2h |   40Wh 
 60h | 1200Wh
720h | 14400Wh

Peter braucht im Monat 1,2kWh Energie und im Jahr 14,4kWh Energie für die Lampe. Das kostet ihn im Monat 30Cent und im Jahr 3,60Euro.

3) Verschiedene Lichtquellen

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.

• Vergleiche die verschiedenen Lampentypen bezüglich Energiebedarf, Wärmeentwicklung und Lebensdauer.

Eine Glühlampe braucht für die gleiche Helligkeit etwa fünfmal soviel Energie wie eine Energiesparlampe oder eine LED-Lampe.

Eine Glühlampe wird sehr heiss, eine Energiesparlampe und die LED-Lampe werden auch ziemlich warm.

Eine Glühlampe brennt ohne Pause ca. einen Monat, eine Energiesparlampe ein Jahr und eine LED-Lampe 5 Jahre!

• Ein Glühwürmchen benutzt einen großen Anteil der Energie, um Licht zu erzeugen, weniger als 10% werden für die Erwärmung genutzt.

Bei Glühlampen werden nur 5% der Energie auf das Licht geladen, der Rest auf Wärme!

Bei Energiesparlampen und LEDs immerhin schon 20%, also ein Fünftel.

Aber nichts ist so effektiv wie ein Leuchtkäfer!