Arbeitsblatt: Energieformen

Energie Einführung Mechanik Urknall 7 Sonntag, 27. Januar 2008 Schulzentrum Längenstein (c) ste 1 Definition „Energie Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten! Energie ist gespeicherte Arbeit. Sonntag, 27. Januar 2008 Schulzentrum Längenstein (c) ste 2 Drei Energieformen potenzielle Energie Lageenergie Hubarbeit kinetische Energie Bewegungsenergie Wärmeenergie thermische Energie innere Energie Sonntag, 27. Januar 2008 Schulzentrum Längenstein (c) ste 3 Einheit [Energie] Die Einheit der Energie ist gleich wie bei der Arbeit [E] 1 Joule 1 Sonntag, 27. Januar 2008 Schulzentrum Längenstein (c) ste 4 Energieerhaltungssätze 1. Es ist unmöglich, Energie aus dem Nichts zu gewinnen. 2. Es ist unmöglich, Energie zu vernichten. 3. Jede Energieform lässt sich grundsätzlich in jede andere Energieform umwandeln. Sonntag, 27. Januar 2008 Schulzentrum Längenstein (c) ste 5 Potenzielle Energie Schreibweise: auch potentielle Energie Epot m•g•h Masse in kg Erdkonstante Höhenunterschied Sonntag, 27. Januar 2008 m h Schulzentrum Längenstein (c) ste 6 Kinetische Energie Ekin m•v2 2 v 2 Masse in kg Geschwindigkeit in m/s Merksatz: Die kinetische Energie nimmt im Quadrat der Geschwindigkeit zu. Doppelte Geschwindigkeit hat also eine viermal höhere Energie Sonntag, 27. Januar 2008 Schulzentrum Längenstein (c) ste 7 Mechanische Arbeit 1. Welche Arten von Arbeiten werden bei den dargestellten Vorgängen verrichtet? Welche Energieumwandlungen gehen vor? Arbeit Beschleunigungsarbeit Reibungsarbeit EnergieEpot Ekin umwandlung Sonntag, 27. Januar 2008 Hubarbeit Ekin Epot Hubarbeit Ekin Epot Schulzentrum Längenstein (c) ste 8 Mechanische Arbeit 2. Vergleiche die mechanischen Arbeiten und Energieänderungen bei den dargestellten Vorgängen! 60 kg 50 kg 70 kg 2m Arbeit Energieänderung 1000 W 1200 W 1400 E 1000 E 1200 E 1400 Die errechneten Arbeiten entsprechen den Energieänderungen Sonntag, 27. Januar 2008 Schulzentrum Längenstein (c) ste 9 Energieberechnungen 3. Von verschiedenen Körpern sind einige Angaben bekannt. Ergänze in der Tabelle die fehlenden Angaben Wir repetieren zuerst noch einmal die Berechnungsformel für die potenzielle und kinetische Energie: Epot m • • Ekin m • v2 Geschwindigkeit in m/s Umrechnung km/h m/s: km h / :3.6 Sonntag, 27. Januar 2008 Schulzentrum Längenstein (c) ste 10 Energieberechnungen 3. Von verschiedenen Körpern sind einige Angaben bekannt. Ergänze in der Tabelle die fehlenden Angaben a) 20 kg b) 200 c) 70 kg d) 2.5 kg Epot Ekin 2m 400 1000 1‘000 2000 MJ 4938 MJ 28 m/s 9.3 6.5 kJ 27 kJ 10 m/s 2.5 62.5 125 36 km/h 10 m/s 800 km/h 222 m/s 100 km/h Sonntag, 27. Januar 2008 Schulzentrum Längenstein (c) ste 11 Arbeit Energie Arbeit Energie Arbeit wird verrichtet, wenn ein Körper mit Kraft bewegt oder verformt wird Energie ist die Fähigkeit eines Körpers, mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder Licht auszusenden Sonntag, 27. Januar 2008 Schulzentrum Längenstein (c) ste 12 Feder Beim Heben des Körpers wird Arbeit verrichtet. Seine potenzielle Energie wird grösser. Beim Loslassen wandelt sich die potenzielle Energie in kinetische um und umgekehrt. Sonntag, 27. Januar 2008 Schulzentrum Längenstein (c) ste 13 Pendel Beim Hin- und Herschwingen wird ein Teil der mechanischen Energie in thermische Energie umgewandelt und als Wärme an die Umgebung abgegeben. Die mechanische Energie verkleinert sich ständig. Sonntag, 27. Januar 2008 Schulzentrum Längenstein (c) ste 14 Energieformen Energieform Beispiel Energieträger potenzielle Energie Epot angestautes Wasser gehobene Körper kinetische Energie Ekin fahrendes Auto strömendes Wasser strömende Luft thermische Energie Etherm heisser Ofen heisses Wasser Flamme einer Kerze Sonntag, 27. Januar 2008 Schulzentrum Längenstein (c) ste 15 Energieformen Energieform chemische Energie Beispiel hle K Echem PROPAN elektrische Energie Eel Kernenergie Ekern Sonntag, 27. Januar 2008 Energieträger Steinkohle, Braunkohle, Benzin, Diesel, Erdgas, Heizöl, Nahrung elektrischer Strom Wasserstoff Sonne Uran Schulzentrum Längenstein (c) ste 16