Aufgabenblock — AFB II
Zehn Sachaufgaben aus allen Kapiteln des Themas: erst die Situation übersetzen, dann in mehreren Schritten rechnen — mit gestuften Tipps, wenn du nicht weiterkommst.
Ein Wasserkocher mit P = 2000 W läuft t = 3 min. Der Strom kostet 35 ct je kWh.
a) Ermitteln Sie die aufgenommene Energie in kJ. b) Rechnen Sie die Energie in kWh um und ermitteln Sie die Kosten.
Vollständige Lösung
Auf einem Schokoriegel steht der Brennwert 250 kcal. Es gilt 1 kcal = 4,2 kJ. Für eine Treppenstufe benötigt ein Kind etwa 0,35 kJ.
a) Berechnen Sie den Brennwert in kJ. b) Berechnen Sie, wie viele Treppenstufen diese Energie rechnerisch reicht.
Vollständige Lösung
Eine alte Glühlampe nimmt je Sekunde 60 J elektrische Energie auf und gibt davon 3 J als Licht ab.
a) Werten Sie die Angaben aus und geben Sie die Abwärme je Sekunde an. b) Geben Sie den nutzbaren Anteil in Prozent an.
Vollständige Lösung
Eine LED nimmt je Sekunde 8 J auf und gibt 3,2 J als Licht ab. Die Glühlampe aus A3 kommt auf einen nutzbaren Anteil von 5 %.
a) Vergleichen Sie beide Lampen: Wie groß ist der nutzbare Anteil der LED in Prozent? b) Geben Sie an, wie viel mal größer dieser Anteil als bei der Glühlampe ist.
Vollständige Lösung
Ein Föhn gibt in t = 4 min die Energie E = 240 kJ ab.
a) Leiten Sie aus E = P · t die Gleichung für P her und geben Sie die Leistung an. b) Geben Sie an, wie lange der Föhn bei gleicher Leistung für 60 kJ braucht.
Vollständige Lösung
Ein Kühlschrank läuft das ganze Jahr und hat im Mittel die Leistung 0,025 kW. Ein Jahr hat 8760 Stunden, 1 kWh kostet 35 ct.
a) Schätzen Sie die Jahresenergie in kWh ab. b) Geben Sie die Jahreskosten in Euro an.
Vollständige Lösung
Ein Pendel startet mit 12 J Lageenergie. Am tiefsten Punkt misst man 11,2 J Bewegungsenergie. Bei jeder Halbschwingung geht gleich viel Energie an die Luft und die Aufhängung.
a) Weisen Sie nach, wie viel Energie bei der ersten Halbschwingung entwertet wurde. b) Geben Sie die Lageenergie am nächsten Umkehrpunkt an.
Vollständige Lösung
Einem Kraftwerk werden 1000 MJ chemische Energie zugeführt, 380 MJ verlassen es als elektrische Energie. Im Energieflussdiagramm entsprechen 100 MJ einer Pfeilbreite von 8 mm.
a) Interpretieren Sie die Bilanz und geben Sie die Abwärme an. b) Geben Sie die Breite des Abwärmepfeils an.
Vollständige Lösung
Ein Kind hat am höchsten Punkt 1500 J Lageenergie. Beim tiefsten Eintauchen ins Tuch sind davon 1350 J als Spannenergie gespeichert. Beim Zurückfedern gehen nochmals 10 % dieser Spannenergie verloren.
a) Untersuchen Sie den ersten Schritt: Wie viel Energie wurde bis zum tiefsten Punkt entwertet? b) Geben Sie an, wie viel Energie das Kind wieder nach oben treibt.
Vollständige Lösung
Ein Haushalt verbraucht im Jahr 2500 kWh elektrische Energie. Eine Kilowattstunde ist die Energie, die bei 1000 W in 3600 s fließt.
a) Bestätigen Sie durch Rechnung, dass 1 kWh = 3,6 MJ gilt. b) Geben Sie den Jahresverbrauch in MJ an.
