Linas Handy
AFB I–IILina lädt ihr Handy über Nacht. Der Akku speichert dann 40 kJ. Am nächsten Tag spielt sie Musik, das Display leuchtet, und abends ist der Akku leer.
- Nennen Sie drei weitere Energiespeicher aus Linas Alltag.
- Beschreiben Sie, was beim Laden und beim Benutzen des Handys mit der Energie geschieht.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Zum Beispiel: das Frühstücksbrot, eine gespannte Feder im Kugelschreiber, das heiße Wasser in der Thermoskanne, das Benzin im Familienauto, der angehobene Schulranzen im Regal. Drei passende Speicher genügen.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Beim Laden wird Energie aus dem Stromnetz auf den Akku übertragen; er ist danach ein gefüllter Energiespeicher mit 40 kJ. Beim Benutzen gibt der Akku die Energie an Display, Lautsprecher und Elektronik ab; dabei wird sie unter anderem an die Umgebung erwärmend weitergegeben. Die Energie ist abends nicht verschwunden, sondern übertragen und entwertet.
Tim fährt den Berg hinauf
AFB II–IIITim isst vor der Radtour einen Müsliriegel mit 1000 kJ. Für die Fahrt den Berg hinauf benötigt er etwa 100 kJ. Sein Handy-Akku speichert 40 kJ, der Wasserkocher zu Hause braucht für eine Tasse Tee rund 60 kJ. Oben angekommen sagt Tim: „Die Energie des Riegels habe ich jetzt verbraucht.“
- Erklären Sie, warum Tim ohne einen gefüllten Energiespeicher nicht bergauf fahren könnte.
- Schätzen Sie ab, für wie viele solcher Bergfahrten die Energie eines Riegels rechnerisch reicht.
- Überprüfen Sie Tims Aussage.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Bergauffahren heißt, dass Tim und sein Rad angehoben und bewegt werden. Solche Vorgänge laufen nur ab, wenn Energie vorhanden ist und übertragen wird. Ohne gefüllten Speicher — hier die Nahrung — steht keine Energie zur Übertragung bereit, der Vorgang kann nicht stattfinden.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Gebraucht werden 1000 kJ (Riegel) und 100 kJ (eine Bergfahrt). 1000 kJ : 100 kJ = 10. Die Energie eines Riegels reicht rechnerisch für etwa 10 Bergfahrten. Die Angaben zu Akku und Wasserkocher werden nicht benötigt.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Tims Aussage ist umgangssprachlich verständlich, physikalisch aber nicht korrekt. Energie verschwindet nicht; sie wurde vom Speicher Nahrung auf Tim und sein Rad übertragen und steckt nun teilweise im angehobenen Körper, teilweise wurde sie erwärmend an die Umgebung weitergegeben und damit entwertet. Als vollständige Antwort gilt: Widerspruch benannt und korrekte Formulierung „übertragen und entwertet“ angegeben.
