Deutsch lernen und Lernpfad Energie/Energieumwandlung und Wirkungsgrad: Unterschied zwischen den Seiten

Aus ZUM-Unterrichten
(Unterschied zwischen Seiten)
(→‎Wortarten: linkfix)
Markierung: 2017-Quelltext-Bearbeitung
 
Keine Bearbeitungszusammenfassung
Markierung: 2017-Quelltext-Bearbeitung
 
Zeile 1: Zeile 1:
[[Datei:Learn German.jpg|thumb|Alles klar!]]
==Reibung - ein "Energie-Leck"==
[[Deutsch lernen]] bietet Materialien und Links auf hilfreiche Seiten für den Deutschunterricht. Das gilt für [[Deutsch als Fremdsprache]], für Deutsch als Zweitsprache und auch für den muttersprachlichen Deutschunterricht (als Ergänzung und zur Wiederholung).
Würde man unser Beispiel ernst nehmen, müsste unser Skater nur rechts oben starten und könnte dann im Grunde stundenlang hin- und herfahren, ohne sich anzustrengen. Ständig würde potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt und umgekehrt. Es ist klar: in der Wirklichkeit funktioniert das so nicht. Aber warum? Ist unser "Glaubenssatz" von der Energieerhaltung etwa doch falsch?
{{TOCright}}
Diese Seite soll einerseits Übungen auflisten, die den schriftlichen Ausdruck und die Rechtschreibung verbessern helfen. Ausgangspunkt sind dabei häufige Fehler, wie sich sich in schriftlichen Arbeiten zeigen. Andererseits listet diese Seite auch Übungen auf, die nützlich sein können, um Grundkenntnisse zu festigen.


==Rechtschreibung==
Das wäre er in der Tat, wenn wir auf unser Bild von den nur zwei "Energietöpfen" <math>E_\text{pot}</math> und <math>E_\text{kin}</math> bestehen würden, zwischen denen die Energie ohne Verlust hin und her fließt.
* [[/Groß- und Kleinschreibung|Groß- und Kleinschreibung]]
* [[/Satzzeichen|Satzzeichen]]
* [[Das oder dass|das oder dass]]
* [[/S, ss oder ß|s, ss oder ß]]


==Verben==
* [[/Verben/haben und sein|haben und sein]]
* [[/Verben/Konjugieren|Konjugieren]]
* [[/Verben/Präsens|Präsens]]
* [[Deutsch_lernen/Präteritum|Präteritum]]
* [[Deutsch_lernen/Perfekt|Perfekt]]
* [[/Verben/Stammformen|Stammformen]]
* [[/Aktiv und Passiv|Aktiv und Passiv]]
* [[/Verben mit Präpositionen|Verben mit Präpositionen]]
* [[/Konjunktiv|Konjunktiv und indirekte Rede]]
* [[/Konjunktiv II|Konjunktiv II]]
* [[/Indirekte Rede|Mehr zur indirekten Rede]]


==[[/Wortschatz|Wortschatz]]==
* [[/Wortschatz/Essen und Trinken|Essen und Trinken]]
* [[/Wortschatz/Farben|Farben]]
* [[/Wortschatz/Körperteile|Körperteile]]
* [[/Wortschatz/Schulsachen|Schulsachen]]
* [[/Wortschatz/Tagesablauf|Tagesablauf]]
* [[/Wortschatz/Zahlen|Zahlen]]
* [[/Wortschatz/Zeit|Zeit]]


==Wortarten==
* [[/Adjektive|Adjektive]]
* [[/Artikel|Artikel]]
* [[Präpositionen]]
* [[/Präpositionen|Wechselpräpositionen]]


== Satzbau ==
* [[/Satzbau/Fragen|Fragen]]
* [[/Satzbau/Satzglieder|Satzglieder]]
* [[/Satzbau/Nebensätze|Nebensätze]]


== Sich richtig ausdrücken ==
* [[/wo, als oder Relativpronomen|''wo'', ''als'' oder Relativpronomen?]]
* [[/Konjunktiv II|Übungen zu Konjunktiv II]]
* [[/Indirekte Rede|Übungen zur indirekten Rede]]


== Weblinks ==
* Die [http://www.goethe.de/lhr/prj/daz/deindex.htm Plattform "Migration und Integration"]  des Goethe-Instituts führt Informationen zu diesem Themenfeld aus sich ergänzenden Blickrichtungen zusammen.
* Hintergrundinformationen zum „Rahmencurriculum für Integrationskurse Deutsch als Zweitsprache“ und das gesamte Curriculum zum Download: [http://www.goethe.de/lhr/prj/daz/pro/Rahmencurriculum_online_final_Version5.pdf Rahmencurriculum] (PDF, 770 KB) und [http://www.goethe.de/lhr/prj/daz/pro/InDaZ_Recherche.pdf Recherche und Dokumentation hinsichtlich der Sprachbedarfe von Teilnehmenden an Integrationskursen DaZ] (PDF, 1,1 MB)
* [http://www.goethe.de/lhr/prj/daz/inf/dfz/dfz/deindex.htm Deutsch-Test für Zuwanderer – Modellsatz] Ziel des Integrationskurses und Voraussetzung für den Daueraufenthalt oder die Einbürgerung ist das Sprachniveau B1 des Gemeinsamen europäischen Referenzrahmens für Sprachen.
* [http://www.goethe.de/lrn/prj/wnd/deindex.htm Portal „Mein Weg nach Deutschland“] Ziel ist es, den Zuwandernden, die für das Visum bereits im Ausland A1-Kenntnisse erwerben mussten, den Übergang nach Deutschland zu erleichtern. Beispiel: [http://www.goethe.de/lrn/prj/wnd/deu/deindex.htm Deutsch üben]
* [https://www.goethe.de/prj/dfd/de/home.cfm Community Deutsch für dich] Hier kann man nach Anmeldung kostenlos gemeinsam Deutsch lernen: Lerninhalte sind geordnet nach Sprachniveau und Themen,  man kann eigene Lernlisten erstellen und im Forum Lerntipps erhalten bzw. sich mit anderen Nutzern austauschen. Für A1 gibt es zurzeit [https://www.goethe.de/prj/dfd/de/index.cfm?fuseaction=learning.Overview&selectmode=all&orderby=newest&searchstring=&submit=Suchen&category_ID=3&skill_ID=0&topic_ID=0&format_ID=0 30 Lerninhalte] besonders zu dem Thema "Alltag in Deutschland" in den Formaten: Video, Audio, Text und interaktive Übungen.
* vielfältiges Übungsangebot zum Thema [https://www.goethe.de/de/spr/ueb/daa.html „Deutsch am Arbeitsplatz“] bietet auf den Niveaustufen von A1 bis B2 einen Einblick in den Arbeitsalltag in Deutschland. Daneben gibt es Übungen nach Berfufsfeldern wie [https://www.goethe.de/de/spr/ueb/daa/brf/dis.html "Deutsch für soziale Berufe"] auch ab A1 und viele andere mehr.
* [http://www.iwdl.de/cms/lernen/start.html Portal „ich-will-deutsch-lernen“] Betreiber: Deutscher Volkshochschul-Verband, Ziel: Unterstützung der sprachlichen, gesellschaftlichen und beruflichen Integration von Zugewanderten. Das Angebot umfasst einen Deutschkurs auf den Niveaustufen A1 – B1, der das Rahmencurriculum für Integrationskurse mit digitalen Lernmaterialien umsetzt. Es bietet einen Deutschkurs auf A1-Niveau mit umfangreichen Material zur Alphabetisierung in der Zweitsprache Deutsch und Material zur Verbesserung der Arbeits- und Berufssprache Deutsch in 30 branchenübergreifenden Szenarien aus elf berufsbezogenen kommunikativen Handlungsfeldern. Das Angebot ist kostenlos, Anmeldung ist erforderlich.
* [https://sites.google.com/site/duitsinfo/lesen/lesen-a1 Leseempfehlungen A1]
* [https://en.wikibooks.org/wiki/German Deutschlehrbuch auf Wikibooks] mit Wortschatz und Grammatik auf Englisch erklärt. Sehr alte Methodik
* [http://de.langenscheidt.com Online-Wörterbücher von Langenscheidt] und das [http://www.lessan.org/ Lessan-Wörterbuch Deutsch - Arabisch]
* [http://damf.blogsport.de/unser-material-fuer-euch/ DAMF - Unser Material für euch] (CC BY-NC-SA)
* [http://www.vhs-dresden.de/fileadmin/dokumente/HS15/Welcome_VHS_HS15_web.pdf Willkommen in Dresden Fortbildungsangebote für Begleiterinnen und Begleiter von Asylsuchenden]
* [https://docs.google.com/spreadsheets/d/1cGcsnjJgH9JVkPprNDprdwlOIrwpQCeAF8qxuD9zwcA/edit#gid=0 Links zum Deutsch lernen - derzeit noch "Kraut und Rüben"]
* [http://www.deutschkurs-asylbewerber.de Deutschkurs für Asylbewerber - Thannhauser Modell]
* [http://www.deutsch-als-fremdsprache.de deutsch-als-fremdsprache.de]
* [http://www.daf-netzwerk.org daf-netzwerk.org]
* [https://www.uni-leipzig.de/herder/hi.site,postext,weiterbildung,a_id,6899.html Berufsbegleitende Weiterbildung DaZ]
* [https://en.wikibooks.org/wiki/Refugee_Phrasebook Refugee Phrasebook]


== Siehe auch ==
{{Box|Hinweis|
Beachte auch "[[:willkommen:|Willkommen in Deutschland]]", das Wiki für den Deutschunterricht mit Flüchtlingen und Asylbewerbern. Interaktive Übungen findet man auch in der "[[:willkommen:Kategorie:Grammatik-Kiste|Grammatik-Kiste]]"
|Hervorhebung1}}




[[Kategorie:Deutsch üben]]
{{Box
[[Kategorie:Deutsch]][[Kategorie:Grammatik]]
|Aufgabe 4.2 Der Energieerhaltungssatz mit Reibung
|
 
[[Bild:LE_3 Pot_Kin.png|350px]]
 
Der Energieerhaltungssatz gilt also noch immer. Allerdings kommt nun die Energieform der Wärme hinzu. Formuliere den Energieerhaltungssatz nun unter Berücksichtigung von Reibung in Deinem Lerntagebuch als Formel für die Punkte A, B und C. Wir nehmen an, dass alle Energie, die durch Reibung umgewandelt wird, an Ende zu einer Energieform beiträgt, die man Wärmeenergie E<sub>Wärme</sub> nennt.
|Arbeitsmethode
}}
 
== Der Wirkungsgrad -- ein Maß für effiziente Energieumwandlung ==
 
=== Ein Rechenbeispiel ===
 
Wenn sich unser Skater an den oberen Rand der Halfpipe stellt und sich losrollen lässt, so verfolgt er damit ein bestimmtes Ziel: Er will schneller werden. Durch die Reibung wird er allerdings nicht ganz so viel schneller, wie er es sich vielleicht wünscht. Wie stark die Reibung ist, hängt dabei von vielen Einflüssen ab; vor allem aber auch von den Lagern seines Skateboards und von der Oberfläche Halfpipe. Wir können davon ausgehen, dass durch Reibung letztlich Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Das kann auch über Umwege passieren: ein Skateboard rollt nicht lautlos und auch der Schall trägt Energie weg. Diese wird dann irgendwo in der Umgebung wieder durch Reibung ebenfalls in Wärme umgewandelt. Die Wärmeenergie ist im Falle unseres Skaters ein unerwünschtes "Abfallprodukt".
 
{{Box
|Aufgabe 4.3 Aufteilung in "nützlich" und "nutzlos" beschreiben
|
Wir betrachten nochmal den Fall, dass unser Skater aus einer Höhe von 2,5 Meter in der Halfpipe nach unten fährt.
[[Bild:LE3 halfpipe mit Buchstaben und Höhen2.jpg|350px]]<br>
Im Punkt B wird seine Geschwindigkeit gemessen; sie beträgt 5 Meter pro Sekunde.<br>
a) Nenne die Energieformen, in die die Lageenergie umgewandelt wird.<br>
b) Berechne, wie viel der ursprünglich als Lageenergie gespeicherten Energie bei Erreichen von Punkt B als zusätzliche Wärmeenergie vorliegt.<br>
{{Lösung versteckt|
Trotz Reibung bleibt die Gesamtenergie, also die Summe von Lageenergie, Bewegungsenergie und in diesem Fall Wärmeenergie, erhalten. Die Lageenergie und die Bewegungsenergie kann man sowohl am Startpunkt als auch in Punkt B leicht errechnen. Die Differenz an Wärmeenergie <br><math>E_\text{Wärme,B}-E_\text{Wärme,Start}</math><br> kann man so leicht ausrechnen.
|Tipp anzeigen|Tipp verbergen
}}<br>
c) Berechne das Verhältnis von Bewegungsenergie am Punkt B zur Lageenergie beim Start. <br>
d) Beschreibe, was kannst Du über die physikalische Einheit dieses Verhältnisses sagen kannst?
|Arbeitsmethode
}}
 
=== Allgemeine Definition: Wirkungsgrad ===
 
Wenn bei einer Energieumwandlung eine Energieform in mehrere andere umgewandelt wird, von denen manche nützlich sind und andere eher als "Abfallprodukt" gelten, definiert man den so genannten Wirkungsgrad <math>\eta</math> (griech. "eta"). Dieser wird manchmal auch als "Effizienz" bezeichnet (das erklärt auch die Wahl des griechischen Buchstabens.
 
[[Bild:Wirkungsgrad-Bild2.jpg|400px]]
 
<math>
\eta = \frac{E_\text{Nutz}}{E_\text{Aufwand}}
</math>
<br><br>
 
Im Falle unseres Skaters entspricht die aufgewendete Energie gerade der Lageenergie am Anfang, die "Nutz-Energie" der Bewegungsenergie im Punkt B. Bei Aufgabe c) hast Du also bereits den Wirkungsgrad ausgerechnet. Und wahrscheinlich erkannt, dass sich die Einheiten wegkürzen, dass der Wirkungsgrad also eine der wenigen Größen in der Physik ist, die tatsächlich keine Maßeinheit haben.
 
== Wirkungsgrad im Alltag ==
{{Box
|Aufgabe 4.4 Wirkungsgrad von Leuchtmitteln
|
[[Datei:New torch bulb.jpg|miniatur|LED- und Glühlampe]]
Eine 12W-Glühlampe wandelt innerhalb einer Sekunde 12 Joule elektrischer Energie in Lichtenergie um. Naja, jedenfalls teilweise. Denn der typische Wert einer Glühlampe liegt bei etwa 5 Prozent. <br>
a) Stelle eine Vermutung an, welche Energieform außer elektrischer Energie und Licht bei Lampen eine Rolle spielt?<br>
b) Berechne, wie viel Energie in einer Sekunde wirklich in Form von Licht abgegeben wird.<br>
c) Berechne, wie viel Energie man bei einer LED-Lampe in Form von elektrischer Energie pro Sekunde zuführen müsste, um die gleiche Menge an Licht zu erreichen. Eine kleine LED-Lampe hat einen Wirkungsgrad von etwa 15%.
|Arbeitsmethode
}}
 
{{Box
|Aufgabe 4.5 Elektroauto und Diesel-Auto
|
Elektroautos fahren ohne Abgase. Naja, wenigstens kommen keine aus ihrem Auspuff. Natürlich muss aber die Energie für ein Elektroauto irgendwo herkommen. Im Idealfall aus erneuerbaren Energien wie Wind- oder Sonnenenergie.
Nehmen wir aber einmal an, die Energie zum Laden käme aus einem Ölkraftwerk (Wirkungsgrad: ca. 45%). Mit dem Strom würde ein Lithium-Ionen-Akku aufgeladen werden, der dann die Energie später an den Elektromotor des Fahrzeugs abgibt. Der Akku wärmt sich beim Laden und Entladen auf und hat dabei einen Wirkungsgrad von nur 90%. Gute Elektromotoren haben einen Wirkungsgrad von ca. 95%.
Ein Dieselmotor in einem modernen Auto hat einen Wirkungsgrad von ca. 40%.
Vergleiche die beiden Fahrzeugtypen hinsichtlich ihres Wirkungsgrades vom Brennstoff zur Fortbewegung.
|Arbeitsmethode
}}
 
{{Lernpfad Energie}}
[[Kategorie:Physik]]
[[Kategorie:Energie]]
[[Kategorie:Sekundarstufe 1]]

Version vom 18. August 2020, 09:52 Uhr

Reibung - ein "Energie-Leck"

Würde man unser Beispiel ernst nehmen, müsste unser Skater nur rechts oben starten und könnte dann im Grunde stundenlang hin- und herfahren, ohne sich anzustrengen. Ständig würde potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt und umgekehrt. Es ist klar: in der Wirklichkeit funktioniert das so nicht. Aber warum? Ist unser "Glaubenssatz" von der Energieerhaltung etwa doch falsch?

Das wäre er in der Tat, wenn wir auf unser Bild von den nur zwei "Energietöpfen" und bestehen würden, zwischen denen die Energie ohne Verlust hin und her fließt.






Aufgabe 4.2 Der Energieerhaltungssatz mit Reibung


LE 3 Pot Kin.png

Der Energieerhaltungssatz gilt also noch immer. Allerdings kommt nun die Energieform der Wärme hinzu. Formuliere den Energieerhaltungssatz nun unter Berücksichtigung von Reibung in Deinem Lerntagebuch als Formel für die Punkte A, B und C. Wir nehmen an, dass alle Energie, die durch Reibung umgewandelt wird, an Ende zu einer Energieform beiträgt, die man Wärmeenergie EWärme nennt.

Der Wirkungsgrad -- ein Maß für effiziente Energieumwandlung

Ein Rechenbeispiel

Wenn sich unser Skater an den oberen Rand der Halfpipe stellt und sich losrollen lässt, so verfolgt er damit ein bestimmtes Ziel: Er will schneller werden. Durch die Reibung wird er allerdings nicht ganz so viel schneller, wie er es sich vielleicht wünscht. Wie stark die Reibung ist, hängt dabei von vielen Einflüssen ab; vor allem aber auch von den Lagern seines Skateboards und von der Oberfläche Halfpipe. Wir können davon ausgehen, dass durch Reibung letztlich Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Das kann auch über Umwege passieren: ein Skateboard rollt nicht lautlos und auch der Schall trägt Energie weg. Diese wird dann irgendwo in der Umgebung wieder durch Reibung ebenfalls in Wärme umgewandelt. Die Wärmeenergie ist im Falle unseres Skaters ein unerwünschtes "Abfallprodukt".


Aufgabe 4.3 Aufteilung in "nützlich" und "nutzlos" beschreiben

Wir betrachten nochmal den Fall, dass unser Skater aus einer Höhe von 2,5 Meter in der Halfpipe nach unten fährt. LE3 halfpipe mit Buchstaben und Höhen2.jpg
Im Punkt B wird seine Geschwindigkeit gemessen; sie beträgt 5 Meter pro Sekunde.
a) Nenne die Energieformen, in die die Lageenergie umgewandelt wird.
b) Berechne, wie viel der ursprünglich als Lageenergie gespeicherten Energie bei Erreichen von Punkt B als zusätzliche Wärmeenergie vorliegt.

Trotz Reibung bleibt die Gesamtenergie, also die Summe von Lageenergie, Bewegungsenergie und in diesem Fall Wärmeenergie, erhalten. Die Lageenergie und die Bewegungsenergie kann man sowohl am Startpunkt als auch in Punkt B leicht errechnen. Die Differenz an Wärmeenergie

kann man so leicht ausrechnen.


c) Berechne das Verhältnis von Bewegungsenergie am Punkt B zur Lageenergie beim Start.
d) Beschreibe, was kannst Du über die physikalische Einheit dieses Verhältnisses sagen kannst?

Allgemeine Definition: Wirkungsgrad

Wenn bei einer Energieumwandlung eine Energieform in mehrere andere umgewandelt wird, von denen manche nützlich sind und andere eher als "Abfallprodukt" gelten, definiert man den so genannten Wirkungsgrad (griech. "eta"). Dieser wird manchmal auch als "Effizienz" bezeichnet (das erklärt auch die Wahl des griechischen Buchstabens.

Wirkungsgrad-Bild2.jpg



Im Falle unseres Skaters entspricht die aufgewendete Energie gerade der Lageenergie am Anfang, die "Nutz-Energie" der Bewegungsenergie im Punkt B. Bei Aufgabe c) hast Du also bereits den Wirkungsgrad ausgerechnet. Und wahrscheinlich erkannt, dass sich die Einheiten wegkürzen, dass der Wirkungsgrad also eine der wenigen Größen in der Physik ist, die tatsächlich keine Maßeinheit haben.

Wirkungsgrad im Alltag

Aufgabe 4.4 Wirkungsgrad von Leuchtmitteln
Datei:New torch bulb.jpg
LED- und Glühlampe

Eine 12W-Glühlampe wandelt innerhalb einer Sekunde 12 Joule elektrischer Energie in Lichtenergie um. Naja, jedenfalls teilweise. Denn der typische Wert einer Glühlampe liegt bei etwa 5 Prozent.
a) Stelle eine Vermutung an, welche Energieform außer elektrischer Energie und Licht bei Lampen eine Rolle spielt?
b) Berechne, wie viel Energie in einer Sekunde wirklich in Form von Licht abgegeben wird.
c) Berechne, wie viel Energie man bei einer LED-Lampe in Form von elektrischer Energie pro Sekunde zuführen müsste, um die gleiche Menge an Licht zu erreichen. Eine kleine LED-Lampe hat einen Wirkungsgrad von etwa 15%.


Aufgabe 4.5 Elektroauto und Diesel-Auto

Elektroautos fahren ohne Abgase. Naja, wenigstens kommen keine aus ihrem Auspuff. Natürlich muss aber die Energie für ein Elektroauto irgendwo herkommen. Im Idealfall aus erneuerbaren Energien wie Wind- oder Sonnenenergie. Nehmen wir aber einmal an, die Energie zum Laden käme aus einem Ölkraftwerk (Wirkungsgrad: ca. 45%). Mit dem Strom würde ein Lithium-Ionen-Akku aufgeladen werden, der dann die Energie später an den Elektromotor des Fahrzeugs abgibt. Der Akku wärmt sich beim Laden und Entladen auf und hat dabei einen Wirkungsgrad von nur 90%. Gute Elektromotoren haben einen Wirkungsgrad von ca. 95%. Ein Dieselmotor in einem modernen Auto hat einen Wirkungsgrad von ca. 40%. Vergleiche die beiden Fahrzeugtypen hinsichtlich ihres Wirkungsgrades vom Brennstoff zur Fortbewegung.