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Energieumwandlung – Energiewandler, Wert der Energie und Wirkungsgrad 08:59 min

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Transkript Energieumwandlung – Energiewandler, Wert der Energie und Wirkungsgrad

Hallo und willkommen zu meinem Lernvideo im Fach Physik. Hast du dich eigentlich schonmal gefragt, was genau passiert, wenn man eine Lampe einschaltet? Oder wie man ein Auto mit Benzin bewegen kann? Und was hat die Energie damit zu tun? Bei all diesen Geräten wird eine Energieform in eine andere Energieform umgewandelt. Heute wollen wir uns dem Thema der Energieumwandlung widmen. Dazu schauen wir uns noch einmal die verschiedenen Energieformen an, um dann zu sehen wie diese mithilfe von Energiewandlern ineinander umgewandelt werden können. Um zu verstehen, wie effizient ein Energiewandler ist, müssen wir erst etwas über den Wert der Energie lernen. Dann wird klar werden, was der Wirkungsgrad über einen Energiewandler aussagt. Zur Wiederholung schauen wir uns doch noch einmal die verschiedenen Energieformen an. Die potentielle Energie nennt man auch Lageenergie oder Spannenergie. Wenn man zum Beispiel einen Ball auf einen Tisch legt, hat er potentielle Energie. Aber auch eine gespannte Feder hat potentielle Energie. Kinetische Energie nennt man auch Bewegungsenergie. Jeder Körper der sich bewegt hat kinetische Energie, zum Beispiel ein Auto, das über die Autobahn rast. Die thermische Energie wird auch als Wärmeenergie bezeichnet. Die thermische Energie des Wassers in einer Wärmeflasche wird als Wärme an dich und dein Bett abgegeben. Elektrische Energie wird benötigt, um zum Beispiel deinen Computer zum Laufen zu bringen. Chemische Energie ist die Energie, die in Stoffen gespeichert ist. Erdöl oder Holz zum Beispiel haben chemische Energie. Wenn du diese Stoffe verbrennst, kannst du diese Energie nutzen. Auch Licht ist eine Form von Energie, man nennt sie auch Strahlungsenergie. Durch die Strahlungsenergie, die von der Sonne die Erde erreicht, kann hier Leben entstehen. Was passiert nun also, wenn man den Schalter einer Lampe einschaltet? Die Lampe fängt an zu leuchten. Aber wie? Hier wird Energie umgewandelt. Energieumwandlungen können mithilfe von Energieflussdiagrammen dargestellt werden. Für die Glühbirne sieht das folgendermaßen aus: Die Glühbirne wird mit elektrischer Energie versorgt und wandelt diese um in Licht, also Strahlungsenergie und thermische Energie. Die Glühbirne leuchtet ja nicht nur, sie wird auch warm. Bei einem Verbrennungsmotor, wie er in fast jedem Auto vorhanden ist, sieht das Ganze etwas anders aus. Hier wird die chemische Energie des Kraftstoffs beim Verbrennen im Motor in kinetische Energie umgewandelt. So kann der Motor das Auto zum Bewegen bringen. Aber es entsteht auch thermische Energie, so ein Motor kann ja ganz schön heiß werden und benötigt sogar einen Kühler, damit er nicht überhitzt. Die Glühlampe und der Motor sind verantwortlich für diese Energieumwandlungen, man bezeichnet sie als Energiewandler. Energiewandler sind Geräte, Gegenstände oder Lebewesen, die verschiedene Energieformen ineinander umwandeln. Welche Energieform in welche umgewandelt wird, hängt von dem verwendeten Energiewandler ab. Zum Beispiel wandelt das Glühwürmchen die chemische Energie seiner Nahrung in Bewegungsenergie und Strahlungsenergie um. Und die Weihnachtspyramide nutzt die thermische Energie der Kerzen, um sich zu drehen. Eine Solarzelle nutzt die Strahlungsenergie der Sonne und wandelt sie in elektrische Energie um. Es gibt unzählige verschiedene Energiewandler, jedoch kann nicht jede Energieform in jede beliebige umgewandelt werden. Aber warum müssen wir Energie eigentlich umwandeln? Weil jede Energieform einen bestimmten Nutzen für uns bieten kann. Wenn uns kalt ist, hilft uns keine potentielle Energie, aber thermische schon. Elektrische Energie an sich bringt uns keinen großen Nutzen, aber sie ist so praktisch, weil sie sich in verschiedenste Energieformen umwandeln lässt und so für uns nutzbar wird. Kann man Energie eigentlich erzeugen? Leider nein, wir können sie nur umwandeln. Kann Energie dann verloren gehen? Genauso wenig, wie man Energie erzeugen kann, kann Energie verloren gehen. Die Summe aller Energieformen bleibt immer gleich, das nennt man Energieerhaltung. Aber nicht jede Energieform hat den gleichen Wert für uns Menschen. Das liegt daran, dass sich verschiedene Energieformen nicht gleich gut nutzen beziehungsweise umwandeln lassen. Wir haben schon gehört, dass sich elektrische Energie sehr gut in andere Energieformen umwandeln lässt. Das Gleiche gilt für mechanische Energie, also kinetische und potentielle Energie. Sie lässt sich ebenfalls sehr leicht in andere Energieformen umwandeln. Elektrische und mechanische Energie haben daher einen höheren Wert für uns als die anderen Energieformen. Thermische Energie hat den geringsten Wert für uns. Sie kann nur umgewandelt werden, wenn sie von einem Körper mit hoher Temperatur zu einem Körper mit kalter Temperatur fließt, und auch dann nur unvollständig. Ist die thermische Energie erst einmal in der Umgebung so ist sie für uns wertlos, da es keinen kälteren Körper gibt, zu dem sie fließen könnte. Die Wärme, die zum Beispiel von der Glühbirne oder dem Automotor an die Umgebung abgegeben wird, kann von uns also nicht weiter genutzt beziehungsweise umgewandelt werden. Man spricht von Energieentwertung. Leider treten bei allen Energieumwandlungen Energieentwertungen auf durch zum Beispiel Reibung, die Erwärmung von elektrischen Leitungen oder das Entstehen von heißen Abgasen. Um festzustellen, wie groß der Anteil an gewollten und ungewollten Energieformen bei einer Umwandlung ist, gibt es den Wirkungsgrad. Er definiert sich durch den Quotienten aus Nutzen und Aufwand. Diese Glühlampe hat zum Beispiel ein Wirkungsgrad von fünf Prozent, das heißt, dass aus 100 Prozent zugeführter elektrischer Energie fünf Prozent der Energie in Licht und etwa 95 Prozent der Energie in Wärme umgewandelt wird. Die Menge an zugeführter elektrischer Energie ist hier der Aufwand und die erzeugte Strahlungsenergie der Nutzen. Übrigens hat eine Energiesparlampe einen Wirkungsgrad von etwa 25 Prozent. Damit liegt er zwar sehr viel höher als bei der herkömmlichen Glühlampe, allerdings werden immer noch 75 Prozent der Energie als Wärme an die Umgebung abgegeben. Kraftwerke sind auch Energiewandler. Ihr Ziel ist es, andere Energieformen in elektrische Energie umzuwandeln. Ein normales Kohlekraftwerk hat ein Wirkungsgrad zwischen 25 und 50 Prozent. Dabei geht von der eingesetzten chemischen Energie der Kohle also 50 bis 75 Prozent der Energie als Wärme verloren. Der Rest wird in elektrische Energie umgewandelt. Diese Energie macht man in einem sogenannten Blockheizkraftwerk weiter nutzbar und leitet die Abwärme direkt an die umliegenden Haushalte, um sie zu beheizen. Das nennt man Fernwärme. Damit lässt sich der Wirkungsgrad auf etwa 80 bis 90 Prozent steigern. Wir haben also festgestellt, dass man eine Energieform in eine Andere mithilfe von Energiewandlern umwandeln kann, je nachdem, welche Energieform man gerade benötigt. Dabei kann man Energie weder erzeugen und es geht auch keine Energie verloren, es gilt der Energieerhaltungssatz. Doch haben die unterschiedlichen Energieformen einen unterschiedlichen Wert für uns, da sie nicht alle beliebig nutzbar gemacht werden können. Wird Energie als Wärme an die Umgebung abgegeben, so ist sie wertlos, sie kann in keine anderen Energieformen umgewandelt werden. Der Wirkungsgrad gibt an, wie groß der Anteil an nutzbarer Energie ist, die von einem Energiewandler umgewandelt wird. Und das war es auch schon für heute. Bis bald, euer Alex.

18 Kommentare
  1. Default

    gutes Video

    Von Ifinkler, vor 3 Monaten
  2. Default

    Sehr gut erklärt!Danke!

    Von Amelie K., vor 3 Monaten
  3. Default

    Gutes Video aber warum kann man die Übungen nicht auf dem Handy machen?!

    Von Verena E., vor etwa einem Jahr
  4. 11 geburtstagirmi   024

    ★ gutes Video ☆

    Von Hey ʕ•ᴥ•ʔ, vor mehr als einem Jahr
  5. Cool wallpapers %286%29

    SUPA

    Von Ich Bin Lu No, vor mehr als einem Jahr
  1. Epic desktop wallpapers11

    schönes Video :) gute Erklärung und leichtes Verständnis... Perfekt :3

    Von Ka Tiedke, vor etwa 2 Jahren
  2. Default

    :) danke

    Von Seyda A., vor mehr als 2 Jahren
  3. Default

    Hi, eigentlich erklärt es dieses viedeo echt gut. ich kann es nur empfehlen... :)

    Von Eulentrio, vor etwa 3 Jahren
  4. Default

    Sehr sehr gut erklärt!

    Von Deleted User 310139, vor etwa 3 Jahren
  5. Default

    Geiles Video!! Und der kleine Test danch ist auch gut zu Vorbereiten auf Arbeiten!

    Von D Leiensetter, vor etwa 3 Jahren
  6. 491749421025

    Super

    Von Paul J., vor etwa 4 Jahren
  7. Nikolai

    @Cerenalsulu: Das freut uns alle in der Redaktion!

    Von Nikolai P., vor etwa 5 Jahren
  8. Img 1151

    @nikolaiphilipp ja die arbeit lief gut :)

    Von Cerenalsulu, vor etwa 5 Jahren
  9. Nikolai

    @Cerenalsulu: Kein Problem. Nur für die Zukunft ist das bestimmt die bessere Lösung! Ich hoffe die Arbeit lief gut!?!

    Von Nikolai P., vor etwa 5 Jahren
  10. Img 1151

    tut mir leid @nikolaiphilipp aber ich habe heute eine physik arbeit geschrieben und so eine aufgabe kam vor , dank @neshny hab ich es geschafft die aufgabe zu lösen sonst benutze ich das fach chat aber ich kam spät nach hause und dann war es schon offline

    Von Cerenalsulu, vor etwa 5 Jahren
  11. Nikolai

    @Cerenalsulu: Solche fragen stellst du am besten im Fach-Chat. Mo-Fr 17-19 Uhr. Dort wird dir mit Sicherheit geholfen! Das ist besser als deine Aufgaben unter 10 verschiedene Videos zu posten. Die Kommentarfunktion ist nicht für deine Hausaufgaben gedacht sondern soll für Diskussionen rund um das Video genutzt werden. Lg

    Von Nikolai P., vor etwa 5 Jahren
  12. Img 1151

    hallo :)) ich habe eine frage und zwar : wenn an wolkenlosen sommertagen die sonne zehn stunden lang scheint , dann ist insgesamt eine energie von 18MJ pro Quadrat meter eingestrahlt worden. um wie viel erhöht sich dadurch die temperatur im schwimmbecken ( Wassertiefe 2,5m) und im Planschbecken ( wassertiefe 0,8 m)?

    Von Cerenalsulu, vor etwa 5 Jahren
  13. Default

    zu der wert der energie es gibt nen energie erhaltungssatz

    die energie im universum ist immer konstant
    oder
    energie kann nicht erzeugt oder verloren gehen sie kann nur umgewandelt werden

    Von Carsten W., vor mehr als 5 Jahren
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