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Transkript Leistung und Wirkungsgrad

Hallo! In diesem Video wollen wir über Leistung und Wirkungsgrad sprechen. Beginnen wir mit der Leistung. Die Leistung, abgekürzt mit P, das ist die Arbeit, die während einer bestimmten Zeit verrichtet wird. In unserer Formel steht also das P für power, was auf Englisch Leistung bedeutet, das W steht für work, also Arbeit, und das t steht für time, was Zeit bedeutet. Um diese Formel besser zu verstehen, sollten wir uns daran erinnern, dass Arbeit bedeutet, dass eine Energieform in eine andere umgewandelt wird. Leistung bedeutet also, wie schnell man eine Energieform in eine andere umwandeln kann. Betrachten wir dazu ein Beispiel: Otto möchte gerne eine Kiste mit Büchern hochheben. Weil er im Physikunterricht gut aufgepasst hat, verwendet er dazu eine Umlenkrolle. Zieht Otto nun an dem Seil, wird chemische Energie, die er vorher durch seine Nahrung aufgenommen hat, in Lageenergie umgewandelt. Er verrichtet also Arbeit. Je schneller Otto diese Arbeit verrichtet, desto größer ist die Leistung. Zieht er also schnell an dem Seil, ist die Leistung größer, zieht er langsamer an dem Seil, ist die Leistung kleiner. Um die Leistung messbar machen zu können, brauchen wir eine Einheit. Weil Leistung definiert ist als Arbeit pro Zeit, ist auch ihre Einheit, die wir mit eckigen Klammern schreiben können, die Einheit der Arbeit, also 1J (Joule), geteilt durch die Einheit der Zeit, also 1s (Sekunde). Das wiederum ist das Gleiche wie 1Nm/1s, und das kann man auch schreiben als (1kg×m²)/s³. Dieser Einheit geben wir einen neuen Namen. Wir nennen sie 1 Watt, abgekürzt mit W. Betrachten wir nun einige Beispiele für die Leistung: Ein durchschnittlicher Erwachsener kann dauerhaft ca. 70W aufbringen, kurzzeitig sogar bis zu 1000W. Eine Dauerleistung wäre es zum Beispiel, wenn er 7kg schwere Kisten in 1m hohe Regale räumt, und zwar jede Sekunde eine. Stattdessen könnte er auch eine 100kg schwere Kiste in ein 1m hohes Regal räumen. Danach bräuchte er allerdings eine Pause. Wichtig ist die Leistung auch bei Motoren. Hier wird sie in Pferdestärken, abgekürzt PS gemessen. Ein PS entspricht etwa 735W. Das soll die Leistung sein, die ein normales Pferd erbringen kann. Es kann jede Sekunde die Arbeit von 735J verrichten. Für den Motor bedeutet das: Wie schnell kann er die chemische Energie aus dem Treibstoff in die Bewegungsenergie des Autos umwandeln? Kommen wir nun zum 2. Thema dieses Videos, dem Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad, abgekürzt mit dem griechischen Buchstaben ? (Eta), ist definiert als die Leistung des Nutzens durch die Leistung des Aufwands. Er sagt mir also, wie viel Leistung eine Maschine aufwenden muss, um eine bestimmte Nutzleistung zu erbringen. Der Wirkungsgrad ist immer eine Zahl zwischen 0 und 1 oder zwischen 0 und 100%. 1 wäre eine perfekte Umsetzung der Aufwandsleistung, bei 0 ginge die gesamte Leistung, die man aufwendet, verloren. Eine andere wichtige Größe im Zusammenhang mit dem Wirkungsgrad ist die Verlustleistung. Man erhält sie, indem man die Nutzleistung von der Aufwandsleistung abzieht. Schauen wir uns als Beispiel die Wirkungsgrade einiger Energieerzeuger an. Mit Atomkraftwerken erreicht man Wirkungsgrade von ca. 30%. Das ist nicht sehr schön, denn das heißt, dass 70% der Energie verloren gehen. Auch bei Kohlekraftwerken schafft man es nur, bis zu 50% der Energie zu nutzen. Die andere Hälfte geht verloren. Wasserkraftwerke dagegen können 80-90% der Energie nutzbar machen und dazu sind sie auch noch umweltfreundlich. Auch bei den Energieverbrauchern sieht es mit dem Wirkungsgrad leider nicht besser aus. Der Wirkungsgrad einer normalen Glühlampe zum Beispiel beträgt lediglich 5%. Das bedeutet, dass 95% der Energie, die wir vom Kraftwerk bekommen, verloren gehen. Das ist teuer für uns und schadet auch noch der Umwelt, wenn der Strom aus umweltunfreundlichen Kraftwerken gewonnen wurde. Etwas besser schneidet die Energiesparlampe ab. Ihr Wirkungsgrad liegt bei ca. 12%. Doch auch das ist nicht gerade zufriedenstellend. Vergleichsweise gut sind dagegen die Leuchtdioden. Einige von ihnen schaffen es, bis zu ¼ der Energie, die sie bekommen, auch tatsächlich in Licht umzusetzen. Fassen wir kurz zusammen, was wir heute gelernt haben: Die Leistung hat die Formel P=W/t. Sie ist also die Arbeit, die in einer bestimmten Zeit verrichtet wird. Ihre Einheit ist das Watt. Aber Vorsicht: Das W, mit dem das Watt abgekürzt wird, hat nichts mit dem W zu tun, das für die Arbeit steht. Die 2. Größe, die wir heute kennengelernt haben, ist der Wirkungsgrad, abgekürzt mit dem griechischen Buchstaben ?. Er ist definiert als die Nutzleistung geteilt durch die Leistung des Aufwands. Das war es zum Thema Leistung und Wirkungsgrad. Bis bald!

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17 Kommentare
  1. Default

    wirklich interresant.
    vorallem das mi dem wirkungsgrad hat mich überrascht

    Von Jeremy 1, vor etwa 2 Jahren
  2. Default

    das video hat mir sehr geholfen danke:)

    Von M Gackowski, vor mehr als 2 Jahren
  3. Default

    Am Anfang war ich total verwirrt, doch als endlich was kam was wir auch im Unterricht hatten, hat es mir geholfen :)

    Von A Dolscheid, vor fast 3 Jahren
  4. Default

    Am Anfang war ich total verwirrt, doch als endlich was kam was wir auch im Unterricht hatten, hat es mir geholfen :)

    Von A Dolscheid, vor fast 3 Jahren
  5. Default

    sehr gut erklärt

    Von Valentin 3, vor fast 3 Jahren
  1. Default

    Danke hat mir geholfen, aber gibt es auch ein Video wo die Formel von Pnutz und Pauf erklärt wird??? ansonsten gut gemacht:)

    Von Ivoelk, vor fast 3 Jahren
  2. Default

    danke hat mir sehr geholfen

    Von Nadirmaywand, vor mehr als 3 Jahren
  3. Dsc 5481

    durch sehr gutes Erklären habe ich das Thema sehr schnell verstanden :D

    Von Lilian B., vor fast 4 Jahren
  4. Default

    Bei 3:03 min. muss es Watt heißen und nicht Joule.

    Von U Detemple, vor fast 4 Jahren
  5. Default

    toll

    toll

    toll

    Von Max Hd, vor fast 4 Jahren
  6. Default

    Endlich hab ichs verstanden :-)

    Von Martina T., vor etwa 4 Jahren
  7. Default

    Sehr hilfreich! ;) Danke!

    Von Isi M., vor fast 5 Jahren
  8. Default

    super :)

    Von Alex Riedel, vor mehr als 5 Jahren
  9. 02102010082

    wow

    Von Massi, vor etwa 6 Jahren
  10. Default

    hat mir gefallen

    Von Andi Cc, vor etwa 6 Jahren
  11. Default

    da kommt kein video

    Von Juli12, vor mehr als 6 Jahren
  12. Default

    es ist sehr gut erklärt

    Von Maik Diekert, vor mehr als 6 Jahren
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