Wirkungsgrad und Wert der Energie
Wirkungsgrad in der Physik: Grundlagen und Anwendungen Erfahre, wie Energie in verschiedene Formen umgewandelt wird und warum ein Teil verloren geht. Lerne, wie der Wirkungsgrad die Effizienz misst und warum er nie 100% erreicht. Interessiert? Dies und vieles mehr findest du im folgenden Text!
- Wirkungsgrad in der Physik
- Wirkungsgrad – Energieumwandlung
- Wirkungsgrad – Energieentwertung
- Wirkungsgrad – Definition
- Wirkungsgrad – Formel und Formelzeichen
- Wirkungsgrad – Beispiele
- Ausblick – das lernst du nach Wirkungsgrad und Wert der Energie
- Zusammenfassung – Wirkungsgrad und Wert der Energie
- Häufige Fragen zum Thema Wirkungsgrad und Wert der Energie
in nur 12 Minuten? Du willst ganz einfach ein neues
Thema lernen in nur 12 Minuten?
-
5 Minuten verstehen
Unsere Videos erklären Ihrem Kind Themen anschaulich und verständlich.
92%der Schüler*innen hilft sofatutor beim selbstständigen Lernen. -
5 Minuten üben
Mit Übungen und Lernspielen festigt Ihr Kind das neue Wissen spielerisch.
93%der Schüler*innen haben ihre Noten in mindestens einem Fach verbessert. -
2 Minuten Fragen stellen
Hat Ihr Kind Fragen, kann es diese im Chat oder in der Fragenbox stellen.
94%der Schüler*innen hilft sofatutor beim Verstehen von Unterrichtsinhalten.
5 Minuten verstehen
5 Minuten üben
2 Minuten Fragen stellen
Bereit für eine echte Prüfung?
Grundlagen zum Thema Wirkungsgrad und Wert der Energie
Wirkungsgrad in der Physik
In diesem Video ist der physikalische Wirkungsgrad Thema. Dazu werden Beispiele verschiedener Energiewandler erläutert und ihr Wirkungsgrad erklärt.
Wirkungsgrad – Energieumwandlung
Energie ist gespeicherte Arbeit. Mit Energie kann also wieder Arbeit verrichtet werden. Energie kann in verschiedenen Formen vorliegen, z. B. als potentielle Energie einer gespannten Feder oder als elektrische Energie, gespeichert in einer Batterie. Bei der Bewegung eines Körpers liegt kinetische Energie vor. Die kinetische Energie des Windes z. B. treibt Windräder an. In Öl oder Holz ist chemische Energie gespeichert. Jeder Körper mit einer gewissen Temperatur hat thermische Energie. Die Sonne strahlt Energie ab, die man als Strahlungsenergie bezeichnet.
Liegt die Energie nicht in der Form vor, die im Alltag benötigt wird, so kommt ein Energiewandler zum Einsatz. Eine Glühbirne z. B. wandelt die elektrische Energie des Stromes in Strahlungsenergie um.
Wirkungsgrad – Energieentwertung
Es gibt sehr viele verschiedene Arten von Energiewandlern, aber nicht jede Energieform kann in jede beliebige umgewandelt werden. Hast du dir schon einmal die Frage gestellt, warum Energie überhaupt umgewandelt werden muss? Jede Energieform hat einen anderen Nutzen für uns. Wenn uns kalt ist, dann bringt uns potenzielle Energie wenig, aber thermische Energie sorgt dafür, dass unsere Körpertemperatur wieder steigt. Das beste Beispiel ist aber die elektrische Energie. Die elektrische Energie selbst können wir kaum nutzen. Sie ist aber praktisch, weil sie sich in so viele andere Energieformen umwandeln lässt.
Wusstest du schon?
Bestimmt hast du schon einmal von Energieerzeugung und Energieverlust gehört. Physikalisch gesehen ist aber beides falsch. Energie kann weder erzeugt werden, noch kann sie verloren gehen. Energie kann lediglich umgewandelt werden. Das sagt der Energieerhaltungssatz. Wenn du dich also fragst, wohin die Energie beim Bremsen eines Autos geht – sie wird in Wärme umgewandelt und erhitzt die Bremsen!
Nicht jede Energieform hat den gleichen Wert für uns Menschen. Das liegt daran, dass sich nicht jede Energieform gleich gut nutzen bzw. umwandeln lässt. Elektrische, kinetische und potenzielle Energie lassen sich sehr gut umwandeln und dadurch gut nutzen. Daher haben diese Energieformen einen höheren Wert für uns. Thermische Energie hat den geringsten Wert. Diese kann nur umgewandelt werden, wenn sie von einem Körper mit hoher Temperatur, zum Beispiel dem Wasser in deiner Wärmflasche, zu einem Körper mit einer geringen Temperatur, zum Beispiel deinen ausgekühlten Füßen, fließt. Selbst dann jedoch nur unvollständig. Auch die thermische Energie, welche bei der Glühlampe oder dem Automotor entsteht, kann von uns nicht weiter genutzt werden. Man spricht dabei von Energieentwertung. Diese tritt bei allen Energieumwandlungen auf.
Wirkungsgrad – Definition
Bei der Umwandlung der Energie in die gewünschte Energieform geht ein Teil der Energie in nicht nutzbare Energieformen über. Diesen Teil nennt man den Energieverlust. Eine Glühlampe z. B. wandelt die elektrische Energie nicht vollständig in Strahlungsenergie um, sondern auch in thermische Energie – die Glühbirne wird heiß. Der Wirkungsgrad ist ein Maß für die Effizienz des Energiewandlers.
Der Wirkungsgrad gibt an, welcher Anteil der zugeführten Energie nach einer Energiewandlung nutzbar ist. Er ist damit ein Effizienzmaß.
Wirkungsgrad – Formel und Formelzeichen
Um zu berechnen, wie groß der Anteil an nutzbaren und nicht nutzbaren Energieformen bei einer Energieumwandlung ist, gibt es den Wirkungsgrad. Dieser definiert sich durch das Verhältnis zwischen Nutzen und Aufwand.
$\text{Wirkungsgrad} = \dfrac{\text{Nutzen}}{\text{Aufwand}}$
Das Verhältnis von der Energie, die durch den Energiewandler genutzt werden kann, zu der Energie, die dem Energiewandler zugeführt wurde, wird als physikalischer Wirkungsgrad $\eta$ bezeichnet:
$\eta = \dfrac{E_{\text{nutzbar}}}{E_{\text{Zufuhr}}}$
Der Wirkungsgrad wird als Dezimalzahl oder als Prozentsatz angegeben.
Bei dem Formelzeichen $\eta$ handelt es sich um den griechischen Buchstaben Eta.
Da bei der Energieumwandlung nicht mehr Energie genutzt werden kann als dem Energiewandler zugeführt wurde, ist der theoretisch mögliche Höchstwert des Wirkungsgrades $1$ bzw. $100\%$:
$\eta \leq 1$
Der Wirkungsgrad ist $\geq 0$, da nicht weniger als gar keine der zugeführten Energie durch den Energiewandler nutzbar ist. Für reale Energiewandler gilt immer:
$0 < \eta < 1$
Eine Glühlampe hat zum Beispiel einen Wirkungsgrad von $5\,\%$. Das bedeutet, dass aus $100\,\%$ zugeführter elektrischer Energie nur $5\,\%$ der Energie in Licht und die anderen $95\,\%$ in Wärme umgewandelt werden.
Kennst du das?
Vielleicht hast du schon einmal beobachtet, wie eine Glühbirne nach einer Weile heiß wird. Das ist ein Beispiel dafür, dass nicht die gesamte zugeführte elektrische Energie in Licht umgewandelt wird, sondern auch in Wärme. Der Wirkungsgrad der Glühbirne gibt an, wie effizient sie die elektrische Energie in Licht umwandelt, und zeigt dir, warum energiesparende Lampen so wichtig sind.
Die Menge an zugeführter elektrischer Energie ist in diesem Beispiel der Aufwand und die erzeugte Strahlungsenergie der Nutzen. Eine Energiesparlampe hat einen etwas besseren Wirkungsgrad von etwa $25\,\%$, allerdings werden immer noch $75\,\%$ der Energie in Wärme umgewandelt.
Schlaue Idee
Nutze LED-Lampen statt herkömmlicher Glühbirnen. LEDs haben einen viel höheren Wirkungsgrad, sie wandeln einen größeren Teil der Energie in Licht um und halten länger, was Kosten spart.
Kraftwerke sind ebenfalls Energiewandler. Ihr Ziel ist es, andere Energieformen in elektrische Energie umzuwandeln. Ein normales Kohlekraftwerk hat einen Wirkungsgrad von $25\,\%$ – $50\,\%$. Also geht dabei von der eingesetzten chemischen Energie der Kohle $50\,\%$ – $75\,\%$ als Wärme verloren, der Rest wird in elektrische Energie umgewandelt. Die entstandene thermische Energie kann direkt an umliegende Häuser weitergeleitet werden und so ebenfalls nutzbar sein. Diese Wärme wird Fernwärme genannt. Damit lässt sich der Wirkungsgrad in einem Blockheizkraftwerk auf $80\,\%$ – $90\,\%$ erhöhen. Dabei werden jedoch eine Menge klimaschädliches $\mathrm{CO_2}$ und umwelt- bzw. gesundheitsschädlicher Feinstaub ausgestoßen, weshalb das Kohlekraftwerk trotz des guten Wirkungsgrads kein guter Energiewandler zur Gewinnung elektrischer Energie ist. Solarzellen haben z. B. einen geringeren Wirkungsgrad, sind aber deutlich umweltfreundlicher.
Wirkungsgrad – Beispiele
Da die Energieverluste nicht nutzbar sind, strebt man in der Praxis einen möglichst hohen Wirkungsgrad an. Effizientere Motoren z. B. verbrauchen bei gleicher Leistung weniger Sprit. Den Wirkungsgrad kann man erhöhen, indem man die entwertete Energie in einen weiteren Energiewandler einspeist. In einem Auto wird ein Teil der Abwärme zum Betrieb der Heizung genutzt. Eine Glühbirne hat einen Wirkungsgrad von nur ca. $5~\%$, ein moderner Dieselmotor von ca. $~45\%$. Die Energieverluste bestehen in beiden Fällen aus Wärmeenergie. Elektromotoren haben Wirkungsgrade von $95~\%$ und mehr.
Fehleralarm
Oft wird angenommen, dass der Wirkungsgrad eines Gerätes oder einer Maschine immer gleich bleibt. Dies ist jedoch nicht der Fall, der Wirkungsgrad kann mit der Nutzungsdauer sinken.
Wirkungsgrad – Kraftwerk
Kraftwerke sind Energiewandler, die kinetische, thermische, chemische oder Strahlungsenergie in elektrische Energie umwandeln. Wasserkraftwerke wandeln bis zu $90~\%$ der potentiellen Energie des Wassers in elektrische Energie um. Moderne Kohlekraftwerke erreichen einen Wirkungsgrad von bis zu $45~\%$, Kernkraftwerke von ca. $35~\%$.
Wirkungsgrad – Tabelle
Hier siehst du eine Übersicht zum Wirkungsgrad gängiger Energiewandler.
| Energiewandler | Energieumwandlung | Wirkungsgrad $\eta$ |
|---|---|---|
| Glühlampe | elektrische Energie in Strahlungsenergie | $5\,\%$ |
| Dieselmotor | chemische Energie in mechanische Energie | $45\,\%$ |
| Elektromotor | elektrische Energie in mechanische Energie | $95\,\%$ |
| Wasserkraftwerk | mechanische Energie in elektrische Energie | $90\,\%$ |
| Kohlekraftwerk | chemische Energie in elektrische Energie | $45\,\%$ |
| Kernkraftwerk | Kernenergie in elektrische Energie | $35\,\%$ |
Ausblick – das lernst du nach Wirkungsgrad und Wert der Energie
Als nächstes warten spannende Einblicke in der Energieübertragung und Energiespeicherung auf dich. Vertiefe außerdem deine Kenntnisse mit den Thema zu den Energieträgern.
Zusammenfassung – Wirkungsgrad und Wert der Energie
- Um Energie zu nutzen, ist es oft sinnvoll, dass die Energie in eine andere Form umgewandelt werden muss. Dabei kann es sein, dass ein Teil der Energie in Wärmeenergie und nicht in die gewünschte nutzbare Energieform umgewandelt wird.
-
Der Wirkungsgrad $\eta$ beschreibt, welcher Anteil der zugeführten Energie nach der Umwandlung nutzbar ist. Es gilt:
$\eta = \dfrac{E_{\text{nutzbar}}}{E_{\text{Zufuhr}}}$
Der Wirkungsgrad liegt immer zwischen $0 < \eta < 1$.
Häufige Fragen zum Thema Wirkungsgrad und Wert der Energie
Transkript Wirkungsgrad und Wert der Energie
Was nützlich ist, und was nicht – davon gibt es oft eine klare Vorstellung.
Aber auch Grete hat ihre Vorstellungen: Zum Beispiel scheinen ihr fossile Brennstoffe bei weitem nicht so nützlich und wertvoll, wie erneuerbare Energieträger.
Wie ist das nun aus physikalischer Sicht?
Was drückt der „Wirkungsgrad“ aus?
Und wie hängt er mit dem „Wert der Energie“ zusammen?
Das lernst du in diesem Video.
Wiederholen wir erstmal ein paar grundsätzliche Dinge:
Bei einer „Energieumwandlung“ wird Energie von einer Form in eine oder mehrere andere umgewandelt.
Der Körper, durch den die Energieumwandlung stattfindet, ist der „Energiewandler“.
Ein klassisches Beispiel ist die Glühlampe: Hier wird elektrische Energie, zu Licht- und Wärmeenergie.
Wichtig dabei: Energie wird niemals verbraucht – sie verschwindet nicht, sondern wird umgewandelt.
Die elektrische Energie, die im „System Glühlampe“ zur Verfügung steht, wird vollständig, oder teilweise in die beiden anderen Formen umgewandelt.
In jedem Fall aber bleibt die Summe der im System vorhandenen Energiemengen gleich.
Das nennt man „Energieerhaltung“.
Der Glühbirne ist dabei völlig Schnuppe, ob sie Licht oder Wärme oder beides abstrahlt.
Aber für uns macht es einen großen Unterschied – denn wir wollen Licht haben.
Für uns ist also Licht in diesem Fall nützlich und wertvoll – Wärme hingegen nicht.
Du siehst schon, der „Wert der Energie“ ist eine rein menschengemachte Kategorie und von unseren jeweiligen Interessen abhängig.
Leider ist es nun bei den meisten Glühlampen so, dass die schöne, mühsam bereitgestellte elektrische Energie nur zu fünf Prozent in Lichtenergie umgewandelt wird, und zu Fünfundneunzig Prozent in Wärmeenergie!
Man spricht hier von „Energieentwertung“, denn der Großteil der hineingesteckten Energie ist für uns nach der Umwandlung nutzlos geworden.
Deshalb werden Glühlampen mittlerweile überall durch sogenannte „Energiesparlampen“ und „LEDs“ ersetzt.
Diese können nämlich bei gleicher zugeführter Energiemenge einen wesentlich größeren Anteil in Lichtenergie umwandeln.
Bei der Energiesparlampe sind es fünfundzwanzig Prozent und bei modernen LEDs bis zu vierzig.
Das ist die „Energieeffizienz in Prozent“.
In der Physik auch „Wirkungsgrad Eta“ genannt.
„Eta“ ist einfach der Quotient aus „nutzbarer Energie E-Nutz“, und vorher zugeführter Energie „E-Zu“.
Manchmal wird auch „E-Auf“ und „E-Ab“ für „aufgenommene“ und „abgegebene Energie“ geschrieben, wobei „abgegebene“ beziehungsweise „nutzbare Energie“ eben immer nur die Energiemenge meint, die bei der betrachteten Energieumwandlung als nützlich und gewollt angesehen wird.
Sehen wir uns das mal mit konkreten Werten für die Energiesparlampe an:
Angenommen, es wird eine elektrische Energie von „sechzig Joule“ zugeführt.
Die Menge an Lichtenergie, die wir daraus nutzen können, sind „fünfzehn Joule“.
Der Wirkungsgrad beträgt also „fünfzehn geteilt durch sechzig Joule“, und hat damit den Wert „Null-Komma-Zwei-Fünf“.
Mit einhundert Prozent multipliziert ergeben sich daraus genau die zuvor schon genannten fünfundzwanzig Prozent.
Der Wirkungsgrad ist also erstmal immer ein Wert, der „zwischen Null und Eins“ liegt, wobei „Eins“ eben „einhundert Prozent“ entspricht.
Allerdings erreicht kein einziger Energiewandler die theoretisch möglichen einhundert Prozent, da bei jeder Energieumwandlung in der Realität auch Energieformen auftreten, die nicht weiter genutzt werden können.
Wie ist es nun aber bei einer Abfolge mehrerer Energieumwandlungen hintereinander?
Nehmen wir an, die elektrische Energie für unsere Energiesparlampe kommt von einer Solarzelle.
Diese schafft es, von „einhundert Joule“ Strahlungsenergie der Sonne genau „zwanzig Joule“ in elektrische Energie umzuwandeln.
Der Wirkungsgrad der Solarzelle beträgt also „Null-Komma-Zwei“.
Das heißt, zwanzig Prozent der Strahlungsenergie der Sonne wird an die Energiesparlampe weitergegeben.
Diese wandelt, wie zuvor berechnet, wiederum Fünfundzwanzig Prozent davon in Lichtenergie um.
Wir müssen nun die beiden Prozentzahlen multiplizieren, um den Gesamt-Wirkungsgrad des Systems zu berechnen.
Das sind jetzt aber leider nicht „fünfhundert Prozent“, denn Prozente sind ja Hundertstel, und die müssen ebenfalls multipliziert werden.
So kommen wir auf „Null-Komma-Null-Fünf“, also fünf Prozent.
Fünf Prozent der „einhundert Joule“ Strahlungsenergie der Sonne werden also im Endeffekt in Lichtenergie umgewandelt.
Das sind fünf Joule.
Klingt wenig, aber wenn man bedenkt, dass wir die Energie der Sonne quasi umsonst bekommen, ist das gar nicht schlecht.
Viel mühsamer ist es, Kohle aus dem Boden zu holen und in ein Kraftwerk zu stecken!
Der Wirkungsgrad moderner Kohlekraftwerke liegt ungefähr bei Null-Komma-Vier, also vierzig Prozent. Das ist zwar mehr als bei einer Solarzelle, und es wird sogar noch mehr, wenn das durch die Abwärme erhitzte Kühlwasser zum Heizen umliegender Wohnungen verwendet wird.
Das nennt man „Fernwärme“ und als Ganzes „Kraft-Wärme-Kopplung“.
Dabei wird ein Großteil der auftretenden Wärmeenergie als „nutzbare Energie“ verwertet, wodurch ein „Blockheizkraftwerk“ einen Wirkungsgrad von bis zu Neunzig Prozent erreichen kann!
Aber in dieser rein physikalischen Energiebilanz wird eben weder miteinberechnet, welche Umweltzerstörungen durch den Abbau der Kohle entstanden sind, noch, welche schädlichen Gase bei der Verbrennung in die Luft gepustet werden.
Der Wirkungsgrad einer Energieumwandlung ist also im Hinblick auf deren Nachhaltigkeit nur ein Teilaspekt.
Deshalb bleibt auch Grete zurecht skeptisch, wenn's ums Klima geht.
Fassen wir alles zusammen:
Der Wirkungsgrad ist ein Maß für die Effizienz einer Energieumwandlung.
Er wird als Quotient von nutzbarer zu zugeführter Energie berechnet und oft in Prozent angegeben.
Der Gesamt-Wirkungsgrad einer Kette von Energieumwandlungen wird durch Multiplikation der einzelnen Wirkungsgrade berechnet.
Als „nutzbare Energie“ wird immer der Anteil der umgewandelten Energie betrachtet, der für einen bestimmten, gewollten Nutzen verwertet werden kann, unabhängig davon, was dabei noch so alles entsteht.
Und während die Solarzellen gar nicht genug Sonne abbekommen können, hat bei uns leider jeder Spaß seine Grenzen.
Wirkungsgrad und Wert der Energie Übung
-
Nenne eine Definition des Energiewandlers.
TippsEnergie wird niemals erzeugt oder verbraucht.
Der Energiewandler nimmt Energie auf und wandelt sie in eine andere Energieform um.
LösungEin Energiewandler ist ein physikalisches System oder Gerät, das dazu dient, Energie von einer Form in eine andere umzuwandeln. Der Prozess der Energieumwandlung erfolgt durch den Energiewandler, der Energie in unterschiedlichen Formen aufnimmt und sie in gewünschte – und unter Umständen ungewünschte – Formen umwandelt.
- Ein Energiewandler ist Gerät, das Licht in Ton umwandelt.
- Ein Energiewandler ist ein System oder ein Gerät, das Energie von einer Form in eine andere umwandelt.
- Ein Energiewandler ist ein elektrisches Gerät, das mechanische Energie erzeugt.
- Ein Energiewandler ist ein Gerät, das Licht erzeugt.
-
Vervollständige die Definition des Wirkungsgrades.
TippsBei der Umwandlung der Energie in die gewünschte Energieform geht ein Teil der Energie in nicht nutzbare Energieformen über.
Der Wirkungsgrad gibt an, welcher Anteil der zugeführten Energie nach einer Energiewandlung nutzbar ist.
Der Wirkungsgrad definiert sich über das Verhältnis von genutzter zu zugeführter Energie.
LösungDer Wirkungsgrad gibt an, welcher Anteil der zugeführten Energie nach einer Energiewandlung nutzbar ist. Der Wirkungsgrad ist damit ein Effizienzmaß.
Der Lösungstext lautet also:
1. Der Wirkungsgrad $\eta$ ist ein Maß dafür, wie effektiv eine Energieumwandlung ist.
2. Dieser drückt das Verhältnis der tatsächlich genutzten oder verwertbaren Energie zur zugeführten Energie aus.
3. Der Wirkungsgrad liegt dabei zwischen $0 \leq \eta < 1$ und wird auch in Prozent angegeben.
-
Berechne den Wirkungsgrad eines Wasserkraftwerks.
TippsDer Wirkungsgrad definiert sich durch das Verhältnis zwischen Nutzen und Aufwand.
Die Einheit $1~\text{MJ}$ steht für die Einheit der Energie Megajoule und beträgt umgerechnet $10^6~\text{J}$.
LösungDer Wirkungsgrad definiert sich durch das Verhältnis zwischen Nutzen und Aufwand.
Gegeben sind die folgenden Informationen für ein Wasserkraftwerk:
- zugeführte Energie: $E_{Zu}=\pu{500 MJ}$
- genutzte Energie für die Stromerzeugung: $E_{Nutz}=\pu{400 MJ}$
Berechne den Wirkungsgrad $\eta$ des Wasserkraftwerks, indem du die genutzte Energie durch die zugeführte Energie teilst und das Ergebnis in Prozent umwandelst:
$\eta=\dfrac{E_{Nutz}}{E_{Zu}}=\dfrac{\pu{400 MJ}}{\pu{500 MJ}} = 0{,}8$
Der Wirkungsgrad für ein Wasserkraftwerk beträgt somit $\eta = 0{,}8$ bzw. $\eta = 80\,\%$.
-
Berechne die nutzbare Energie.
TippsDer Wirkungsgrad $\eta$ wird durch das Verhältnis von zugeführter und nutzbarer Energie definiert.
Es gilt diese Gleichung:
$\eta=\dfrac{E_{Nutz}}{E_{Zu}}$
Die Gleichung muss nach $E_{Nutz}$ umgestellt werden.
LösungUm die nutzbare Energie bei einem Elektromotor zu berechnen, benötigen wir die zugeführte Energie und den Wirkungsgrad.
Folgende Informationen sind gegeben:
- Wirkungsgrad: $\eta=90\,\%$
- zugeführte Energie: $E_{Zu}=3{,}6\cdot10^{8}\pu{J}$
Für den Wirkungsgrad gilt diese Gleichung:
$\eta=\dfrac{E_{Nutz}}{E_{Zu}}$
Für die Berechnung der nutzbaren Energie müssen wir die Formel zunächst durch Multiplizieren von $E_{Zu}$ umstellen:
$\eta=\dfrac{E_{Nutz}}{E_{Zu}}~\Leftrightarrow~\eta \cdot E_{Zu} = E_{Nutz}$
Jetzt können wir die Werte einsetzen und die nutzbare Energie berechnen:
$E_{Nutz}=\eta \cdot E_{Zu}=0{,}9 \cdot 3{,}6\cdot10^{8}\pu{J}=3{,}24\cdot10^{8}\pu{J}$
Die nutzbare Energie beträgt bei diesem Elektromotor:
$E_{Nutz}=3{,}24\cdot10^{8}\pu{J}$
-
Ordne den Wirkungsgrad nach der Energieeffizienz.
TippsWenn ein Energiewandler mit einem Wirkungsgrad von $100$ Prozent arbeiten würde, würde dies bedeuten, dass die gesamte zugeführte Energie erfolgreich ohne Verluste in die gewünschte Energieform überführt wird.
Ein niedriger Wirkungsgrad deutet darauf hin, dass ein beträchtlicher Teil der zugeführten Energie nicht in die gewünschte Form umgewandelt wird. Dies führt zu Energieverlusten und könnte darauf hindeuten, dass der Energiewandler weniger effizient arbeitet.
LösungDer Wirkungsgrad gibt an, wie effizient ein Energiewandler die ihm zugeführte Energie in die gewünschte Energieform umwandelt:
Ein Energiewandler mit einem Wirkungsgrad von $100$ Prozent würde die zugeführte Energie ohne Verluste umwandeln.
Bei einem niedrigen Wirkungsgrad hingegen wird ein erheblicher Teil der zugeführten Energie nicht effizient umgewandelt.Somit ist diese Reihenfolge korrekt:
1. Wasserturbine: $\eta=85\,\%$
2. Dieselmotor: $\eta=45\,\%$
3. Solarzelle: $\eta=15\,\%$
4. Lampe: $\eta=5\,\%$
-
Erkläre, warum fossile Energie trotz ihres hohen Wirkungsgrads keine ideale Option für die elektrische Energie ist.
TippsAchte auf Schlüsselbegriffe, die dabei helfen, den richtigen Partner zu finden.
LösungFossile Energie, zum Beispiel aus Kohle und Erdöl, hat zwar einen hohen Wirkungsgrad bei der Energieumwandlung, ist jedoch keine ideale Option wegen der Aspekte Umweltauswirkungen, begrenzte Ressourcen, Abhängigkeiten und Nachhaltigkeit.
Die folgenden Erläuterungen passen zu den Begriffen:
- Umweltauswirkungen: Fossile Energie erzeugt Treibhausgase und beeinflusst den Klimawandel, während erneuerbare Energien keine schädlichen Emissionen verursachen und zur Reduzierung von Luftverschmutzung und Klimawandel beitragen.
- begrenzte Ressourcen: Kohle und Erdöl sind begrenzt. Erneuerbare Energien nutzen unbegrenzte natürliche Ressourcen.
- Abhängigkeiten: Viele Länder sind stark von Importen fossiler Brennstoffe abhängig. Erneuerbare Energien sorgen für Vielfalt in der Energiegewinnung und reduzieren die Abhängigkeit.
- Nachhaltigkeit: Erneuerbare Energie ist nachhaltiger als fossile Energie und erfüllt die Energiebedürfnisse der Gegenwart, ohne die Möglichkeiten zukünftiger Generationen zu beeinträchtigen.
8.883
sofaheld-Level
6.601
vorgefertigte
Vokabeln
7.852
Lernvideos
37.617
Übungen
33.734
Arbeitsblätter
24h
Hilfe von Lehrkräften
Inhalte für alle Fächer und Klassenstufen.
Von Expert*innen erstellt und angepasst an die Lehrpläne der Bundesländer.
Testphase jederzeit online beenden
Beliebteste Themen in Physik
- Temperatur
- Schallgeschwindigkeit
- Dichte
- Drehmoment
- Transistor
- Lichtgeschwindigkeit
- Galileo Galilei
- Rollen- Und Flaschenzüge Physik
- Radioaktivität
- Lorentzkraft
- Beschleunigung
- Gravitation
- Wie entsteht Ebbe und Flut?
- Hookesches Gesetz Und Federkraft
- Elektrische Stromstärke
- Elektrischer Strom Wirkung
- Reihenschaltung
- Ohm'Sches Gesetz
- Freier Fall
- Kernkraftwerk
- Was sind Atome
- Aggregatzustände
- Infrarot, Uv-Strahlung, Infrarot Uv Unterschied
- Isotope, Nuklide, Kernkräfte
- Transformator
- Lichtjahr
- Si-Einheiten
- Fata Morgana
- Gammastrahlung, Alphastrahlung, Betastrahlung
- Kohärenz Physik
- Mechanische Arbeit
- Schall
- Schall
- Elektrische Leistung
- Dichte Luft
- Ottomotor Aufbau
- Kernfusion
- Trägheitsmoment
- Heliozentrisches Weltbild
- Energieerhaltungssatz Fadenpendel
- Linsen Physik
- Ortsfaktor
- Interferenz
- Diode und Photodiode
- Wärmeströmung (Konvektion)
- Schwarzes Loch
- Frequenz Wellenlänge
- Elektrische Energie
- Parallelschaltung
- Dopplereffekt, Akustischer Dopplereffekt
Hallo Basti, Danke für deine Rückmeldung. Auch hier kann ich nur sagen, dass wir dabei sind, neue Übungen zu den neuen Videos zu erstellen. Bitte habe etwas Geduld.
Lieben Gruß,
Deine Redaktion
Auch hier leider das Problem, cool gemachte, neue Videos, aber keine passenden Übungen. Sehr schade.