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Energieerhaltungssatz 08:30 min

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Transkript Energieerhaltungssatz

Guten Tag und herzlich willkommen. Dieses Video heißt: Energieerhaltungssatz. Als Vorkenntnisse solltet ihr die Chemie für den Anfängerunterricht bereits besucht haben. Und in Physik solltet ihr wissen, worum es sich bei Arbeit und Energie handelt. Mein Ziel ist es, bei euch ein Verständnis von Energieformen, Energieumwandlungen, dem Energieerhaltungssatz und von Energieverlusten zu entwickeln. Der Film gehört zur Reihe "Reaktionen". Ich habe ihn in 7 Abschnitte untergliedert:

  1. Was ist Energie?
  2. Verschiedene Energieformen
  3. Energieumwandlungen
  4. Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen
  5. der Energieerhaltungssatz
  6. Energieverluste Und 7. Zusammenfassung

  7. Was ist Energie? Ich nehme diese Tasse einer bestimmten Masse und hebe sie etwa einen halben Meter in die Höhe. Die Tasse wurde gehoben. Physikalisch bedeutet das: An der Tasse wurde Arbeit verrichtet. Bei dieser Arbeit handelt es sich um Hubarbeit. Die Tasse wurde um 0,5 Meter angehoben. Ihre Masse beträgt 0,4 Kilogramm. Die Arbeit berechnet sich nach der Formel: m×g×h. Wir rechnen 0,4 Kilogramm × 9,81 Meter pro Quadratsekunde, die Erdbeschleunigung, × 0,5 Meter, das ist gerade die Hubhöhe. Die geleistete Arbeit beträgt somit 2NM oder 2J. Die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten, bezeichnet man als Energie.

  8. Verschiedene Energieformen: Ich möchte die wichtigsten Energieformen in einer Übersicht vorstellen und dann Beispiele dazu nennen. Mechanische Energie, das sind kinetische oder potenzielle Energie. Chemische Energie, Wärmeenergie, elektrische Energie, Lichtenergie und Kernenergie. Mechanische Energie liefert jeder Verbrennungsmotor. Kinetische Energie liefern diese Fußballer. Potentielle Energie erhält man, wenn man diesen Berg erklimmt. Der Ofen liefert Wärmeenergie. Elektrische Energie liefert die Starterbatterie. Chemische Energie schlummert in der Kohle. Auf Kernenergie setzte man früher sehr große Hoffnungen; heute soll sie abgeschafft werden.

  9. Energieumwandlungen: Ich habe einmal die Energieformen in einer Übersicht dargestellt. Kinetische Energie und potentielle Energie sind ineinander umwandelbar. Das Gleiche gilt für chemische Energie und Wärmeenergie. Aus kinetischer Energie lässt sich elektrische Energie gewinnen und auch umgekehrt. Die erste Richtung ist der Generator, seht ihr hier; die zweite das Elektroauto. Auch elektrische und chemische Energie gehen auseinander hervor. Elektrische Energie kann Wärmeenergie liefern, umgekehrt wird es schwer. In jedem Kraftwerk erhält man aus Wärmeenergie kinetische Energie. Aus Kernenergie entsteht dort Wärmeenergie. Aus elektrischer Energie erhalten wir Lichtenergie, sonst könnten wir das alles nicht sehen. Und auch die Kernenergie liefert indirekt Lichtenergie. Chemische Reaktionen sind ebenfalls mit Lichterscheinungen verbunden. Man kann auch aus der chemischen Energie direkt kinetische Energie gewinnen.

  10. Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen: Bei chemischen Reaktionen kann die chemische Energie in verschiedene andere Energieformen umgewandelt werden. Am bekanntesten ist die Wärmeenergie oder die kinetische Energie. Auch die Umwandlung in elektrische Energie ist möglich. Und schließlich kann Lichtenergie entstehen.

Kommen wir nun schließlich 5. zum Energieerhaltungssatz: Traut ihr euch zu, ihn zu formulieren? Vielleicht so: Energie kann weder erschaffen noch vernichtet werden. Nur die Umwandlung in andere Energieformen findet statt. Ach, Albert - du bist wirklich unsterblich! Wisst ihr, worauf Einstein hinaus will? Richtig, es ist die berühmte Gleichung E = m×c². Energie und Masse können ineinander umgewandelt werden. Die Massen sind allerdings sehr, sehr klein und wir werden das erst in der Oberstufe behandeln.

  1. Energieverluste: Wenn der Energieerhaltungssatz gilt, warum spricht man dann von Energieverlusten? Das geschieht in zwei Fällen. Einmal, wenn chemische Energie, mechanische Energie oder elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt werden und man will es vielleicht gar nicht. Und die zweite Möglichkeit: Es wird Wärmeenergie produziert, doch anstatt den Menschen zu wärmen, gelangt sie einfach in die Natur und geht sozusagen verloren. Beide Situationen widersprechen dem Energieerhaltungssatz nicht. Wir stellen fest: Energieverluste gibt es nicht. Das Wort Energieverluste bedeutet: 1. Umwandlung von nützlicher Energie in Wärmeenergie oder 2. Verlust von Wärme durch Auskühlen.

  2. Zusammenfassung: Verschiedene Energieformen können verlustfrei ineinander umgewandelt werden. Ist dem Menschen eine Umwandlung nicht genehm, so spricht er von Energieverlusten.

Ich danke für die Aufmerksamkeit. Alles Gute, auf Wiedersehen!

8 Kommentare
  1. Jiss pbild

    OH NOOO

    Von Denis V., vor mehr als 3 Jahren
  2. 001

    Ich hab dazu nichts gedreht. Wenn überhaupt, dann unter PSE in Chemie ODER Physik.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor etwa 4 Jahren
  3. Default

    Hallo,
    wo finde ich Videos über Ionisierungsenergie?

    Von A Susan72, vor etwa 4 Jahren
  4. 001

    Das tut mir wirklich leid. Vielleicht gibt es noch ähnliche Videos zu diesem Thema.
    Alles Gute
    André Otto

    Von André Otto, vor mehr als 4 Jahren
  5. Default

    ich verstehe nicht obwohl alles gemacht

    Von Tpruem, vor mehr als 4 Jahren
  1. 001

    Damit ihr nicht suchen müsst: einzigartig, eigenartig, originell, ausgeprägt.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor fast 6 Jahren
  2. Default

    獨特

    Von Sonneck104, vor fast 6 Jahren
  3. Default

    Sehr gelungenes Video. Vielleicht beim nächsten mal dazusagen:

    Lageenergie (potenzielle Energie) ensteht aus Hubarbeit.

    Bewegungsenergie (kinetiche Energie) ensteht aus Beschleunigungsarbeit

    innere Energie ensteht aus Reibungs -und Verformungsarbeit

    Von Smko, vor mehr als 6 Jahren
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Energieerhaltungssatz Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Energieerhaltungssatz kannst du es wiederholen und üben.

  • Definiere den Begriff der Energie.

    Tipps

    Wofür kann Energie verwendet werden?

    Lösung

    Energie wird im alltäglichen Sprachgebrauch oft benutzt. Es ist aber ein sehr abstrakter Begriff, der schwer greifbar ist. In der Physik wird Energie als die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten definiert. Mit Energie kann man also Körper bewegen, etwas aufheizen oder Strom fließen lassen. Wir sind ständig von Energie umgeben und tragen diese auch in uns.

  • Formuliere den Energieerhaltungssatz.

    Tipps

    Was geschieht mit der Energie, die du durch Nahrung zu dir nimmst?

    Lösung

    Der Energiegehalt des gesamten Universums ist konstant. Alle Energie, die war und je sein wird, existiert also auch in diesem Moment. Diese Energie kann aber ihre Erscheinungsform ändern.

    So wird die Licht- und Wärmeenergie der Sonne von den Pflanzen in chemische Energie umgewandelt. Somit ist fast alle Energie, die wir auf der Erde nutzen, gespeicherte Sonnenenergie.

  • Berechne die potentielle Energie der Katze auf dem Baum.

    Tipps

    Warum hat die Katze auf dem Baum eine höhere potentielle Energie als auf dem Boden?

    Welche sind die Formelzeichen für Masse und Höhe?

    Lösung

    Eine Katze mit 4 kg Gewicht klettert auf einen 3 m hohen Ast. Die Katze hat auf dem Baum eine bestimmte Energie. Diese wird als potentielle Energie bezeichnet. Dadurch, dass sie auf den Baum geklettert ist, hat sie Arbeit an sich selbst verrichtet. Diese ist nun in Form der gewonnenen Höhe gespeichert. Würde sie von dem Baum springen, würde diese Energie wieder in Form von kinetischer Energie frei werden.

    Die Anhebung eines Körpers ist also eine Form der Energiespeicherung. Diese Energie kann dann bei Bedarf abgerufen werden.

    $E(pot) = 4~kg\cdot 9,81 \frac{m}{s^2} \cdot 3~m $

    $E(pot) = 117,72~Nm$

  • Bestimme die vorherrschende Energieform.

    Tipps

    Wenn man auf einen Berg steigt, gewinnt man an Höhe. Welche Energieform wird damit erhöht?

    Was macht Kohle so energiereich? Wie ist die Energie in ihr gebunden?

    Lösung

    Beim Feuer ist eine Energieumwandlung von chemischer Energie, die im Holz steckt, in Wärme- und Lichtenergie zu beobachten. Beim Besteigen eines Berges erhöht man seine eigene potentielle Energie, da man sich weiter vom Zentrum der Schwerkraft entfernt. In der Kohle ist chemische Energie gebunden, die über Jahrmillionen in ihr konzentriert wurde. Beim Fussballspielen benutzen wir die chemische Energie aus unserem Essen, um kinetische (Bewegungs-)Energie zu erzeugen. In einer Batterie wird durch chemische Reaktionen chemische Energie in elektrische umgewandelt.

  • Begründe, warum man von Energieverlust spricht, obwohl der Energieerhaltungssatz gilt.

    Tipps

    Energie geht bei Maschinen unter anderem durch Reibung „verloren“.

    Reibe deine Hände schnell für 5 Sekunden aneinander. Was bemerkst du dabei an deinen Handflächen?

    Was besagt der Energieerhaltungssatz? Dieser kann dir bei der Beantwortung helfen.

    Lösung

    Bei allen mechanischen Prozessen gibt es Reibung, dadurch wird Energie, die eigentlich einem anderen Zweck dienen soll, in Wärmeenergie umgewandelt.

    Dies ist auch bei einer Glühbirne der Fall. Elektronen passieren einen dünnen Draht im Vakuum der Glühbirne. Diese Elektronen stoßen an die Atome innerhalb des Drahts. Es entsteht Reibung und der Draht beginnt zu glühen. Dabei leuchtet der Draht auf, aber es entsteht auch eine beträchtliche Wärme.

    Dies passiert auch, wenn wir uns bewegen. Im Muskel selbst entsteht Reibung als Nebenprodukt der kinetischen Energie, die wir erzeugen wollen. Dadurch wird uns bei intensivem Sport sehr warm und wir fangen an zu schwitzen.

  • Gib an, welche Energieumwandlung stattfindet.

    Tipps

    Welche Energie möchte man erhalten, wenn man ein Feuer anzündet?

    Welche Form von Energie ist in einer Batterie gespeichert?

    Lösung

    Man macht sich viele Formen der Energiespeicherung zunutze, zum Beispiel in Form der Batterie. Hier wird durch eine chemische Reaktion die chemische Energie der Bestandteile der Batterie in elektrische Energie umgewandelt.

    Das Butterbrot wurde in seiner Höhe angehoben. Dadurch hat sich seine potentielle Energie erhöht. Fällt es nun herunter, wird diese potentielle Energie in kinetische umgewandelt. Die Geschwindigkeit des Brotes nimmt also zu, bis es den Boden erreicht und wieder auf Null abgebremst wird. Beim Aufprall wird die kinetische Energie übrigens auch weiter umgewandelt. Sie wird zu Wärmeenergie und durch Verformung vom Brot aufgenommen.