Arbeitsblatt: NaTech 9 Kapitel 4 Leistung und Energie

NaTech 9: Energie und Leistung erfassen 4 1 10.11.2022 Prüfung 9.2 a) Welche Energieformen gibt es in der Mechanik? 1.5 b) Fülle die Lücken. Arbeit im physikalischen Sinn, wird nur dann verrichtet, wenn ein Körper unter Einfluss 2.5 einer einen zurücklegt. Ein Körper besitzt mechanische Energie, wenn er die Fähigkeit hat zu verrichten. Die Leistung ist, die in einer bestimmen verrichtet wird. 2 a) Notiere die Formel für die Bewegungsenergie. 0.5 b) Beschreibe, was die Variablen bedeuten. /1 c) Forme nach der Variable um. 0.5 3 10 J/s 3 600 000 Ws 1J 0,001 kJ 10 3,6 • 107 Ws 10 kWh 1 Ws 1000 1000 J/s 36 000 000 1kWh 3,6 • 106 1 kW 0,01 kW 2.5 a) Markiere mit fünf unterschiedlichen Farben die gleichen Grössen! Leistung Energie b) Verbinde die Grössen von Spalte 1 mit den richtigen Feldern, Leistung oder Energie. 4 Beim abgebildeten Kraftwerk wird in der Brennkammer Öl oder Gas verbrannt (wie das Kraftwerk in Birr). Wasser verdampft und gelangt durch ein Rohr in die Turbinenkammer. Dort bringt sie die Turbine zum Drehen und über die Welle wird ein Generator angetrieben, der Elektrizität produziert. 1 a) Zeichne die Energieumwandlungskette. /2 b) Nenne die Vor- und Nachteile dieses Kraftwerkes. Vorteil Nachteil 3.5 c) Energieversorgung der Schweiz. Notiere zu den Nummern 1 – 4, um welche Art Anlage oder Anlagen zur Bereitstellung von elektrischen Energie es sich handelt. 4.5% 4.5% 54% 37% 1 2 3 4 1. 2. 3. 4. /2 5 Ein Schlitten befindet sich auf einem Hügel, der 30 Meter hoch ist. Der Schlitten mitsamt Fahrer hat eine Masse von 45 kg. (Immer mit Rechnungsweg) a) Berechne die Lageenergie des Schlittens auf dem Hügel relativ zum Fuß des Hügels. /1 b) Welche Geschwindigkeit (m/s) besitzt der Schlitten am Fuss des Hügels. /1 c) In Wirklichkeit erreicht der Schlitten den Fuss des Hügels mit einer Geschwindigkeit /2 von 27 km/h (Achtung:Einheit). Berechne, wie viel Bewegungsenergie das entspricht. d) Definiere Wirkungsgrad. (Notiere alles was du darüber weisst.) e) Gib den Wirkungsgrad der Umwandlung von Lage- in Bewegungsenergie von der Schlittenfahrt an. /4 6 Sortiere in dem du Felder verbindest die Anlagen nach den Wirkungsgraden vom grössten zum kleinsten. . . Anlagen Wirkungsgrad Fotovoltaik . . 80% – 90% Biomasse . . 15% Wasserenergie . . 45% Kohlenenergie . . 30% 35% 7 Wie lange (in Stunden und Minuten) kann man mit 1 kWh staubsaugen? Die Leistung des Staubsaugers beträgt 750 W. 8 /1 1.5 /2 Heft Name: Nummer: Klasse: 1 a) Lageenergie, Spannenergie potentielle Energie Bewegungsenergie kinetische Energie b) Arbeit im physikalischen Sinn, wird nur dann verrichtet, wenn ein Körper unter Einfluss einer Kraft einen Weg zurücklegt. Ein Körper besitzt mechanische Energie, wenn er die Fähigkeit hat Arbeit zu verrichten. Die Leistung ist die Energie, die in einer bestimmen Zeit verrichtet wird. 2 1.5 2.5 a) EB 1/2mv 0.5 b) Masse, des Körpers Geschwindigkeit /1 v2 Beschleunigung c) v 2E 0.5 3 10 J/s 10 0,01 kW 0,001 kJ 1 Ws 1J 10 kWh 36 000 000 3,6 • 107 Ws 1000 J/s 1 kW 1000 3,6 • 106 1 kWh 3 600 000 Ws Leistung Energie Energie Leistung Energie 4 /2 a) b) Vorteil Nachteil Je nach Land ist Kohle und Öl reichlich vorhanden (0.5) nicht erneuerbare Energieträger (0.5) Unabhängigkeit von anderen Länder (0.5) Können jederzeit einspringen: funktionieren unabhängig vom Wetter und auch Nachts (0.5) C) 1. 3.5 Freisetzung von Kohlendioxid (0.5) Abbau zum Teil nur unter schwierigen Bedingungen möglich(0.5) Unterhalt und Betrieb günstig (0.5) erneuerbare E. 2. Kohle, Gas, Öl; 3. Kern E. 4. Wasserkraft /2 5 a) m*g*h 45kg 10 30m 13500Ws 13.5kJ b) 2E Wurzel(2*13500J)/45 24.5m/s c) 27km/h 3.6 7.5 m/s EB 1/2mv 45kg 7.52 1265.6Ws 1.2656kJ /1 d) Der Wirkungsgrad /(0.5) einer Maschine ist der Quotient aus durch die Maschinen abgegebenen und der Maschine zugeführtem Arbeit oder Leistung. (1) Wirkungsgrad in 100 /1 e) 1265.6/13500 0.09 9% /2 /1 5 6 . . Anlagen Nummer Fotovoltaik . . 4 Biomasse . . 3 Wasserenergie . . 1 Kohlenenergie . . 2 W/t W/P t (0.5) 1000/750 1.3h (0.5) 1h 20min (0.5) /2 1.5