Energie
Energie ist eine der zentralen Größen der Physik. Energie kennzeichnet einen Zustand. Energie gibt das Arbeitsvermögen eines Körpers an. Dabei kann Energie in verschiedenen Formen auftreten.
- mechanische Energie
- Lageenergie / Höhenenergie
- Bewegungsenergie
- Spannenergie
- thermische Energie
- chemische Energie
- Kernenergie
- elektromagnetische Energie
Energie kann nicht erzeugt und nicht vernichtet werden. Energie kann nur übertragen oder aus anderen Energieformen umgewandelt werden. ΣE = konstant (Energieerhaltungssatz)
Energieflussdiagramm
Energie kann einem System auf verschiedene Weisen zugeführt werden. Das Auto benötigt Kraftstoff, also chemische Energie. Wenn ihr arbeitet, dann benötigt ihr auch chemische Energie, die ihr aus den Nährstoffen der Nahrung zieht.
Ein Teil dieser zugeführten Energie wird in nicht nutzbare Energieformen umgewandelt.
Beispiele:
Ein Motor dreht sich und wird auch warm. Neben der Bewegung wird aber auch die Wärme aus der Energieumwandlung gewonnen. Hier ist die Wärme entwertete Energie.
Eine Lampe soll leuchten. Leuchtet die Lampe, so strahlt sie aber auch Wärme ab. Diese Wärmeenergie ist entwertete Energie.
Wirkungsgrad
Das Verhältnis von genutzter Energie zur zugeführten Energie ist der Wirkungsgrad η.
Je größer der Anteil der genutzten Energie, desto größer der Wirkungsgrad.
Zurück zum Beispiel Glühlampe: „Normale“ Glühlampen werden sehr warm, sie haben einen kleineren Wirkungsgrad als Leuchtstoffröhren oder Energiesparlampen.
Der Wirkungsgrad h ist eine Zahl, er kann Werte zwischen 0 und 1 annehmen. Je größer der Wirkungsgrad h, desto geringer die Verluste. Wirkungsgrad 1 bedeutet keine Verluste. Dieser Wert kann jedoch praktisch nicht erreicht werden.
Wirkungsgrade einiger Maschinen
Energiekontenmodell
Energiekontenmodelle stellen die Beziehung zwischen den umzuwandelnden Energien dar. Die Summe der einzelnen Energien ist dabei stets gleich der Gesamtenergie.
Rollt die Kugel den Berg hinab, dann verliert sie Lageenergie. Diese Lageenergie wird in Bewegungsenergie umgewandelt.
Σ E = konstant (Energieerhaltungssatz)
- EXCEL Animation Kugel am Hang
- EXCEL Animation Pendel
Beschreiben das Experiment und erkläre, warum die Schülerin keine Angst um ihre Nase haben muss!
Fadenpendel (mp4, 380 kB)