Der Wasserkocher
AFB I–IIEin Wasserkocher wird an die Steckdose angeschlossen. In einem Messversuch werden ihm 96 000 J elektrische Energie zugeführt. Davon gehen 90 000 J als thermische Energie in das Wasser, der Rest erwärmt Gehäuse und Umgebungsluft.
- Geben Sie an, welche Energie dem Wasserkocher zugeführt wird und welche Anteile er abgibt.
- Berechnen Sie die Abwärme, die an Gehäuse und Umgebungsluft abgegeben wird.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Zugeführt: 96 000 J elektrische Energie. Abgegeben: 90 000 J thermische Energie im Wasser und die Abwärme an Gehäuse und Umgebungsluft.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
\(E_{\text{Abwärme}} = 96\,000\ \text{J} - 90\,000\ \text{J} = 6\,000\ \text{J}\). Antwort: Der Wasserkocher gibt 6 000 J als Abwärme ab; damit geht die Bilanz auf.
Zwei Bohrmaschinen im Test
AFB II–IIIEine Werkstatt prüft zwei Bohrmaschinen. Gerät A werden 600 J elektrische Energie zugeführt, es gibt 420 J Bewegungsenergie an den Bohrer ab. Gerät B werden 900 J zugeführt, es gibt 630 J Bewegungsenergie ab. Beide Geräte laufen gleich lange. Der Hersteller von Gerät B wirbt damit, sein Gerät arbeite sparsamer, weil es mehr Bewegungsenergie liefert.
- Weisen Sie nach, dass Gerät A 180 J als Abwärme abgibt.
- Ermitteln Sie für beide Bohrmaschinen den nutzbaren Anteil in Prozent.
- Beurteilen Sie die Werbeaussage des Herstellers von Gerät B.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Ansatz: \(E_{\text{Abwärme}} = E_{\text{zugeführt}} - E_{\text{nutzbar}} = 600\ \text{J} - 420\ \text{J} = 180\ \text{J}\). Probe: 420 J + 180 J = 600 J, die Bilanz geht auf.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Gerät A: 420 J von 600 J, also \(420 : 600 = 0{,}70 = 70\ \%\). Gerät B: 630 J von 900 J, also \(630 : 900 = 0{,}70 = 70\ \%\). Beide Geräte nutzen 70 % der zugeführten Energie.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Die Werbeaussage ist nicht haltbar. Gerät B gibt zwar absolut mehr Bewegungsenergie ab (630 J statt 420 J), nutzt aber mit 70 % genau denselben Anteil wie Gerät A und braucht dafür 900 J statt 600 J. Sparsamkeit misst man am nutzbaren Anteil, nicht an der abgegebenen Menge. Vollständig ist die Antwort, wenn beide Prozentwerte verglichen und die höhere zugeführte Energie von Gerät B genannt werden.
