Was versteht man unter Energieumwandlung?
Energieumwandlung bezeichnet den Prozess, bei dem Energie von einer Form in eine andere Form übergeht (z. B. chemische Energie → Wärmeenergie → mechanische Energie).
Welche drei Arten von Wasserkraftwerken gibt es?
Kleinwasserkraftwerke, Speicherkraftwerke und Laufwasserkraftwerke.
Was ist ein Kleinwasserkraftwerk?
Ein Wasserkraftwerk mit kleiner Fallhöhe und geringer Wassermenge, das wenig Energie erzeugt.
Frage: Wo werden Kleinwasserkraftwerke eingesetzt?
Im Inselbetrieb oder netzgekoppelt, oft zur lokalen Stromversorgung.
Nenne typische Merkmale von Kleinwasserkraftwerken.
Antwort: Geringe Leistung, kleine Wassermengen, oft an kleinen Flüssen oder Bächen.
Was ist ein Speicherkraftwerk?
Ein Wasserkraftwerk, das Wasser in einem Stausee speichert und bei Bedarf zur Stromerzeugung nutzt.
Wo befinden sich die Turbinen bei Speicherkraftwerken?
Am Fuß der Staumauer.
Wofür werden Speicherkraftwerke genutzt?
Zur Deckung der Grundlast und besonders für den Spitzenlastbetrieb.
Welchen Vorteil haben Speicherkraftwerke gegenüber anderen Wasserkraftwerken?
Sehr hohe Speicherkapazität und flexible Stromerzeugung.
Was ist ein Laufwasserkraftwerk?
: Ein Kraftwerk, das die natürliche Strömung eines Flusses oder Kanals zur Stromerzeugung nutzt.
Nenne typische Merkmale von Laufwasserkraftwerken.
Kaum Speichermöglichkeit, kontinuierliche Stromerzeugung, abhängig von der Flussströmung.
Frage: Wo werden Laufwasserkraftwerke häufig gebaut?
An Flüssen oder Kanälen, oft in Verbindung mit Schleusen.
Frage: Welches Wasserkraftwerk eignet sich besonders für Spitzenlast?
Das Speicherkraftwerk.
Welches Wasserkraftwerk liefert kontinuierlich Strom?
Das Laufwasserkraftwerk.
Welches Wasserkraftwerk erzeugt nur geringe Energiemengen?
Das Kleinwasserkraftwerk.
Wie hoch ist der Energiebedarf eines 60 kg schweren Mädchens?
Etwa 6200 kJ.
Was bedeutet Energiebilanz?
Das Verhältnis zwischen aufgenommener Energie (Nahrung) und verbrauchter Energie des Körpers.
Was passiert bei zu hoher Energiezufuhr?
Überschüssige Energie wird als Fett in Form chemischer Bindungsenergie gespeichert.
Was passiert, wenn zu wenig Energie aufgenommen wird?
Der Körper baut zuerst Fett und Muskeln ab, um Energie zu gewinnen.
Warum sollten langfristiger Energieüberschuss oder -mangel vermieden werden?
Damit der Körper gesund bleibt und gut funktioniert.
Sind kurzfristige Abweichungen von der Energiebilanz schlimm?
Nein, sie führen höchstens zu Hunger- oder Völlegefühl.
Welche Faktoren beeinflussen den Energiebedarf?
Erkrankungen, Geschlecht, Alter, Größe, Genetik und Lebensstil.
Warum unterscheidet sich der Energiebedarf von Mensch zu Mensch?
Wegen unterschiedlicher körperlicher Voraussetzungen und Lebensweisen.
Warum ist es sinnvoll, Kalorien von Lebensmitteln grob einschätzen zu können?
Für eine gesunde Ernährung und bessere Energiebilanz.
Warum ist genaues Kalorienzählen oft unsinnig?
Ohne Labor ist es sehr ungenau.
Haben alle Lebensmittel gleich viele Kalorien?
Nein, sie unterscheiden sich stark im Energiegehalt
: Nenne Beispiele für energiereiche Lebensmittel.
Bratwurst, Gouda, Walnüsse, Kakao.
: Wofür braucht der Mensch Energie?
Für Bewegung, Atmung, Herzschlag, Verdauung, Denken, Wachstum und Organfunktionen.
In welche zwei Bereiche teilt sich der Energiebedarf?
In Grundumsatz und Leistungsumsatz.
Wie nutzt der Mensch die Energie aus der Nahrung?
Durch Spaltung der Nahrung, um die chemische Bindungsenergie zu nutzen.
Seit wann wird Wasser als Energiequelle genutzt?
Schon in der Antike, z. B. mit Wasserrädern.
Wie entsteht Energie aus Wasserkraft?
Die Wasserströmung treibt eine Turbine an, die mechanische Energie erzeugt.
Wofür wird die mechanische Energie genutzt?
Zum Antrieb von Maschinen oder Generatoren zur Stromerzeugung.
Kann Wasserkraftenergie weitertransportiert werden?
Ja, sie kann in andere Gebiete weitergeleitet werden.
Welche Arten von Wasserkraftwerken gibt es?
Wie verteilen sich Wasserkraftwerke in Deutschland?
Ca. 20 % Speicherkraftwerke und 80 % Laufwasserkraftwerke.
Was sind typische Merkmale von Kleinwasserkraftwerken?
Kleine Fallhöhen und Wassermengen, geringe Energiemengen, Einsatz im Insel- oder Netzbetrieb.
Was kennzeichnet Speicherkraftwerke?
Hohe Speicherkapazität durch Stauseen, Turbinen am Fuß der Staumauer, Nutzung für Grund- und Spitzenlast.
Wie funktionieren Laufwasserkraftwerke?
Sie nutzen die Strömung von Flüssen oder Kanälen, oft in Verbindung mit Schleusen.
Warum schwankt die Energieerzeugung von Wasserkraftwerken?
Wegen jahreszeitlich und klimatisch schwankender Wassermengen.
Nenne Vorteile der Wasserkraft.
Erneuerbar, gute Speicherfähigkeit, gute CO₂-Bilanz, niedrige Betriebskosten, ganztägig verfügbar.
Welche Nachteile hat Wasserkraft?
Eingriffe in Gewässer und Landschaft, abhängig von Klima und Jahreszeit.
Wo befindet sich der Drei-Schluchten-Staudamm?
n China am Fluss Jangtsekiang.
ie leistungsstark ist der Drei-Schluchten-Staudamm?
22,5 Gigawatt – etwa so viel wie 12 Atomkraftwerke.
Warum ist der Drei-Schluchten-Staudamm besonders?
r ist das größte Wasserkraftwerk der Welt und wurde 2007 fertiggestellt.
Definition kovalente Energie
Eine chemische Bindung, bei der zwei Atome ein oder mehrere Elektronenpaare gemeinsam nutzen, um eine stabile Elektronenkonfiguration zu erreichen.
Was ist Kohle?
Kohle ist ein fossiler Energieträger, der hauptsächlich aus Kohlenstoff besteht und zur Energiegewinnung verbrannt wird.
Warum zählt Kohle zu den fossilen Energieträgern?
Weil sie aus abgestorbenen Pflanzen entstanden ist und sich über Millionen von Jahren gebildet hat.
Welche Kohlearten gibt es?
Torf, Braunkohle, Steinkohle und Anthrazit (mit steigendem Kohlenstoffgehalt).
Wie entsteht Kohle?
Aus Pflanzenresten, die in Sümpfen abgelagert, luftdicht bedeckt und über Millionen Jahre unter Druck und Wärme umgewandelt wurden.
Was ist Torf?
Die erste Stufe der Kohleentstehung; unvollständig zersetzte Pflanzenreste mit geringem Kohlenstoffgehalt.
: Warum steigt der Kohlenstoffgehalt von Torf zu Steinkohle?
Durch zunehmenden Druck und Temperatur werden Wasser und Gase herausgepresst.
Wie lange dauert die Kohleentstehung?
Mehrere Millionen Jahre.
Wie wird aus Kohle Energie gewonnen?
Durch Verbrennung, bei der chemische Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird.
Welche Energieformen treten im Kohlekraftwerk auf?
Chemische → Wärmeenergie → Bewegungsenergie → elektrische Energie.
Warum ist Kohle ein guter Energieträger?
Hoher Energiegehalt und gut lager- und transportierbar.
Was ist der Wirkungsgrad eines Kohlekraftwerks?
Etwa 35–45 %, da viel Energie als Abwärme verloren geht.
Welche Arten des Kohleabbaus gibt es?
Antwort: Tagebau und Untertagebau.
Frage: Was ist Tagebau?
Antwort: Abbau von Kohle nahe der Erdoberfläche durch großflächiges Abtragen von Erde
Was ist Untertagebau?
Abbau von tiefer liegenden Kohlevorkommen in Stollen und Schächten.
Welche Umweltprobleme entstehen durch Kohleabbau?
Landschaftszerstörung, Grundwasserabsenkung, Umsiedlung von Menschen.
Welche Schadstoffe entstehen bei der Kohleverbrennung?
CO₂, Schwefeldioxid, Stickoxide, Feinstaub.
Warum ist Kohle schlecht fürs Klima?
Hoher CO₂-Ausstoß verstärkt den Treibhauseffekt.
Frage: Nenne einen Vorteil und einen Nachteil von Kohleenergie.
Vorteil: zuverlässig und günstig; Nachteil: starke Umweltbelastung.
Arten der Verformung
Plastische Verformung
Elastische Verformung
Definition elastische Energie
Der verformte Gegenstand bildet sich nach dem Krafteinfluss wieder zurück
Definition plastische Energie
Der verformte Gegenstand behält die Verformung nachdem die Krafteinwirkung vorbei ist.
Wo findet Lea Informationen zur Energieeffizienz?
Auf dem Energielabel und im technischen Datenblatt.
Welche Prüfsiegel stehen für Qualität und Sicherheit?
GS (Geprüfte Sicherheit) und VDE.
Frage: Warum sind nicht alle Prüfsiegel zuverlässig?
Weil manche Siegel von Firmen selbst erfunden werden und keine Aussagekraft haben.
Was ist das Ziel von Energiesparlabels?
Energieeffizienz und wichtige Daten übersichtlich darzustellen.
elche Nachteile haben Energiesparlabels?
Nicht für alle Geräte verfügbar
Angaben werden nicht geprüft
Falsche Angaben sind möglich
Was sind Vor- und Nachteile technischer Datenblätter?
Vorteil: Alle relevanten InformationenNachteil: Oft lang, unübersichtlich und nicht immer direkt verfügbar
Wo findet man neben der Energieeffizienzklasse weitere wichtige Kaufangaben?Wo findet man neben der Energieeffizienzklasse weitere wichtige Kaufangaben?
Unter den weiteren Angaben auf dem Energielabel, z. B. Lautstärke, Platzbedarf oder Wasserverbrauch.
Was bedeuten die Skalen A–D oder A–G auf dem Energielabel?
: Sie zeigen die Bewertung der Geräte – A ist der beste Wert, G der schlechteste.
Welche Leistung ist auf dem Energielabel angegeben?
Die Leistung des Geräts in Kilowattstunden (kWh).
Was ist ein technisches Datenblatt?
Eine Übersicht mit allen wichtigen Zahlen und Fakten eines Geräts.
Wann ist ein technisches Datenblatt besonders wichtig?
Wenn ein Gerät kein Energielabel hat oder man genaue Werte wissen möchte.
Welche allgemeinen Daten sind im Datenblatt besonders wichtig?
Stromverbrauch und Leistung.
Warum sind Stromverbrauch und Leistung wichtig?
Sie helfen einzuschätzen, wie teuer der Betrieb ist und wie umweltfreundlich das Gerät ist.
Warum reicht ein niedriger Stromverbrauch allein nicht immer aus?
Weil Geräte unterschiedlich lange betrieben werden müssen (z. B. Mixer).
Welche spezifischen Daten findet man ebenfalls im Datenblatt?
Angaben zu Gewicht, Größe und gerätespezifischen Eigenschaften.
Nenne Beispiele für spezifische Daten bei Kopfhörern.
Lautstärke und Frequenz.
Nenne Beispiele für spezifische Daten bei Handys.
Bildschärfe, Speicherplatz und Zusatzfunktionen.
Was sollte man vor dem Kauf eines Geräts tun?
Sich überlegen, welche Eigenschaften wichtig sind, und gezielt danach suchen.
Wo kann man ein technisches Datenblatt finden?
Auf dem Karton, auf einem Infoschild, beim Verkäufer oder im Internet.
Worauf sollte Lea beim Kauf eines E-Scooters achten?
Auf Energieeffizienz, Qualität/Sicherheit und Geschwindigkeit.
Definition Energiekette
Unter Energieketten und Energieübertragung ist die Umwandlung von einer Energieform in beliebig viele andere Energieformen zu verstehen.
Definition Leistung
Leistung bezeichnet die Arbeit pro Zeit, also wie viel Energie in einer bestimmten Zeit übertragen wird.
Der Zusammenhang zwischen Arbeit und Leistung
Die Leistung beschreibt die Menge an Arbeit, die in einer bestimmten Zeit verrichtet wird.
• Verrichtest du dieselbe physikalische Arbeit in kürzerer Zeit, erbringst du eine höhere physikalische Leistung.
• Verrichtest du in gleicher Zeit weniger Arbeit, erbringst du eine geringere physikalische Leistung.
Zusammenhang Arbeit und Energie
Arbeit bezeichnet die Energiemenge, die umgewandelt oder von einem System auf ein anderes übertragen wird.
Definition Energie
Fähigkeit eines Systems seinen Zustand zu verändern.
Definition Zustand
Temperatur, Geschwindigkeit, Größe
Definition Arbeit
Differenz der Energie nach einer Zustandsänderung
Einteilung Energieverteilungsnetze nach Spannung
Höchstspannungsnetz 220 - 380 kV
Hochspannungsnetz 110 kV
Mittelspannungsnetz 1 - 50 kV
Niederspannungsnetz: 230 - 400 V
Gerät mit dem man Spannungen transformiert
Transformator (Trafo)
Grund warum im Stromnetz Wechselspannung verwendet wird
Kann man transformieren
Durchschnittlicher Wechselstrom in Europa
f = 50 herzt
Regelungsverfahren zum Schutz von Windrädern gegen Überspannung bei zu starkem Wind
Pitch- und Stall-Regelung
Definition Pitch-Regelung (Windkraft)
Rotorblätter aus dem Wind drehen, das bietet weniger Angriffsfläche für den Wind Windrad wird nicht zu schnell
Definition Stall-Regelung
Intelligentes Rotorblattdesign
Wind dreht sich so um die Rotorblätter, dass es eine Verwirbelung für das Windkraftrad gibt und nur ein bestimmtes Maß an Windenergie aufgefangen wird
Was ist kinetische Energie?
Energie, die ein Körper aufgrund seiner Bewegung besitzt. Sie hängt von Masse und Geschwindigkeit ab.
Was beschreibt potentielle Energie?
Die Energie, die ein Körper aufgrund seiner Lage in einem Kraftfeld besitzt (z. B. Höhe im Schwerefeld).
Was ist chemische Energie?
Energie, die in chemischen Bindungen gespeichert ist und bei Reaktionen freigesetzt wird (z. B. Verbrennung, Nahrung).
Was versteht man unter thermischer Energie?
Energie, die in der Bewegung und Anordnung von Teilchen steckt. Je höher die Temperatur, desto größer die thermische Energie.
Was ist elektrische Energie?
Energie, die durch die Bewegung oder Lage von elektrischen Ladungen entsteht (z. B. Stromfluss).
Was ist Strahlungsenergie?
Energie, die in elektromagnetischer Strahlung enthalten ist (z. B. Licht, Mikrowellen, Röntgenstrahlung).
Was versteht man unter Kernenergie?
Energie, die in Atomkernen gespeichert ist und bei Kernspaltung oder Kernfusion freigesetzt wird.
Was ist elastische Energie?
Energie, die in gedehnten oder zusammengedrückten elastischen Körpern gespeichert ist (z. B. Feder, Gummiband).
Was versteht man unter Schallenergie?
nergie, die sich in Form von Druckwellen durch ein Medium ausbreitet (z. B. Luft).
Was ist innere Energie?
Die Gesamtenergie eines Systems aufgrund der Bewegung und Lage aller Teilchen, aus denen es besteht.
Formel Leistung
P = W/t
Definition Wirkungsgrad
Das Verhältnis aus der zugeführten Energie und der Nutzenergie wird als Wirkungsgrad (Eta) bezeinet.
Nenne die wichtigsten Energieformen.
Mechanische Energie (kinetisch & potenziell)
Thermische Energie (Wärme)
Chemische Energie
Elektrische Energie
Strahlungsenergie
Kernenergie
Was besagt das Energieerhaltungsgesetz?
Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden; sie kann nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden. Die Gesamtenergie in einem abgeschlossenen System bleibt konstant.
Gib ein Beispiel für eine Energieumwandlung im Alltag.
Eine Taschenlampe: Chemische Energie der Batterie → elektrische Energie → Lichtenergie + Wärme.
Was passiert mit Energie bei jeder Umwandlung?
Ein Teil der Energie wird meist in nicht nutzbare Formen umgewandelt, meist in Wärme. Deshalb spricht man auch von wirkungsgradbegrenzten Umwandlungen.
Was versteht man unter dem Wirkungsgrad einer Energieumwandlung?
Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel der eingesetzten Energie in die gewünschte Energieform umgewandelt wird. Formel:
η=(genutzte Energie/aufgenommene Energie) x 100%
Nenne ein Beispiel für eine Energieumwandlung in der Natur.
Photosynthese: Lichtenergie → chemische Energie (Zucker) in Pflanzen.
Was ist mechanische Energie?
Energie, die ein Körper durch Bewegung (kinetische Energie) oder Lage (potenzielle Energie) besitzt.Beispiele: rollender Ball (kinetisch), gespanntes Gummiband (potenziell)
Was ist thermische Energie?
Energie, die in der Bewegung der Teilchen eines Körpers steckt; sie zeigt sich als Wärme.Beispiel: heißes Wasser, Reibung beim Reiben der Hände
Energie, die in den Bindungen von Molekülen gespeichert ist und bei chemischen Reaktionen freigesetzt oder aufgenommen wird.Beispiel: Energie in Lebensmitteln oder Benzin
Energie, die durch Bewegung von Elektronen entsteht und für Geräte nutzbar ist.Beispiel: Strom aus der Steckdose, Batterien
: Was ist Strahlungsenergie?
Energie, die sich in Form von Wellen oder Photonen ausbreitet, z. B. Licht oder Radiowellen.Beispiel: Sonnenlicht, Mikrowellen
Was ist Kernenergie?
Energie, die in den Kernen von Atomen steckt und bei Kernspaltung oder Kernfusion freigesetzt wird.Beispiel: Kernkraftwerke, Sonne (Fusion)
Formel E(kin)
= 1/2 k * v^2
Formel E(pot)
m * g * h
Formel Mechanische Arbeit
W = F * s
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