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Textaufgaben: Energieübertragungsketten

Zwei Ketten vom Speicher bis zur Umgebung.

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1

Jonas' Fahrradlicht

AFB I–II

Jonas fährt abends nach Hause. Sein Dynamo liegt am Reifen an und versorgt die Lampe. Vom Rad gehen 120 J in den Dynamo, die Lampe erhält davon 70 J.

  1. Geben Sie die Speicher dieser Übertragungskette an.
  2. Berechnen Sie, wie viel Energie im Dynamo an die Umgebung übertragen wird.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Speicher sind die Gegenstände der Kette, nicht die Energieformen.Aufzählen genügt, eine Erklärung ist nicht verlangt.
Hinweis zu Aufgabe b)
Vergleiche, was in den Dynamo hineingeht, mit dem, was bei der Lampe ankommt.

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Jonas, das Rad, der Dynamo und die Lampe. Die Kette lautet: Jonas → Rad → Dynamo → Lampe; sie beginnt und endet mit einem Speicher.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Ansatz: abgegebene Energie minus aufgenommene Energie. 120 J − 70 J = 50 J. Im Dynamo werden 50 J als thermische Energie an die Umgebung übertragen.

2

Von der Kohle in Annas Leselampe

AFB II–III

In einem Kohlekraftwerk wird Kohle verbrannt, der heiße Dampf treibt eine Turbine an, die Turbine den Generator. Über das Stromnetz gelangt die Energie in Annas Leselampe. Von 1000 J chemischer Energie der Kohle kommen 350 J als elektrische Energie bei Anna an, ihre Lampe strahlt davon 40 J als Licht ab. Anna sagt: „Auf dem langen Weg geht die meiste Energie verloren.“

  1. Stellen Sie die Übertragungskette von der Kohle bis zur Leselampe mit Pfeilen und Energieformen dar.
  2. Ermitteln Sie, wie viel der 1000 J insgesamt an die Umgebung übertragen wird.
  3. Überprüfen Sie Annas Aussage.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Beginne und beende die Kette mit einem Speicher und schreibe über jeden Pfeil die Energieform.
Hinweis zu Aufgabe b)
Ziehe von der Anfangsenergie ab, was am Ende noch als Licht übrig bleibt.
Hinweis zu Aufgabe c)
Prüfe an zwei Kriterien: Kann Energie verloren gehen, und was geschieht stattdessen mit ihr?

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Kohle → Dampf → Turbine → Generator → Leselampe. Über den Pfeilen stehen der Reihe nach thermische Energie, Bewegungsenergie, Bewegungsenergie und elektrische Energie; die Lampe gibt Strahlungs- und thermische Energie an die Umgebung ab.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Ansatz: Anfangsenergie minus abgestrahltes Licht. 1000 J − 40 J = 960 J. Von den 1000 J werden 960 J auf die Umgebung übertragen, vor allem als thermische Energie; nur 40 J verlassen die Lampe als Licht.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Annas Aussage ist umgangssprachlich verständlich, physikalisch aber nicht haltbar: Energie geht nicht verloren. Sie wird bei jedem Kettenschritt weiter übertragen und dabei zunehmend als thermische Energie an die Umgebung abgegeben, also entwertet. Als vollständige Antwort gilt: Widerspruch benannt und die Formulierung „übertragen und entwertet“ statt „verloren“ angegeben.