nutzbare, zugeführte energie?
ich schreibe morgen eines test und versteh nicht ganz genau was diese beiden begriffe sind. das was im internet steht verstehe ich nicht. kann mir das jemand leicht verständlich erklären?
danke
4 Antworten
Das Stichwort heißt "Wirkungsgrad".
Energie kann nicht verloren gehen, aber sie wird bei Energieumwandlung zum Teil in Energieformen umgewandelt, die für den "Fall" nicht erwünscht, da nicht nutzbar, sind.
Beispiel:
Die in Benzin enthaltene (chemische) Energie wird in einem (Verbrennungs)Motor im besten Fall zu 30% in mechanische Energie (die gewünschte Energie) umgesetzt, der Rest wird in (hier ungewünschte) Wärmeenergie und Abgase gewandelt.
Hier nochmals die etwas ausführlichere Erläuterung und die Formeln:
ich nehme an, da soll es um den Wirkungsgrad gehen.
Jede Maschine, jedes Gerät, auch jedes Lebewesen, hat einen (energetischen) Wirkungsgrad.
- Man führt Energie zu
- Ein Teil dieser Energie wird "sinnvoll" oder so wie gewollt genutzt, das ist die Nutzenergie
- Ein Teil dieser Energie kann nicht genutzt werden und verpufft, das ist die Verlustenergie
Paradebeispiel ist die Glühbirne:
- Man führt Strom zu (elektrische Energie)
- Man will Licht, das ist die Nutzenergie, aber das ist bei der Glühbirne der kleinste Teil dieser 100%. Nämlich nur etwa 5%.
- Daneben "bekommt" man (meist ungewollte) Wärme, das ist bei der Glühbirne leider der Hauptanteil von diesen 100%
- Und deshalb sagt man dann, die Glühbirne habe einen Wirkungsgrad von 5% (was eben sehr schlecht ist, weil unnötigerweise viel Wärme entsteht).
Rechnerisch ist der Wirkungsgrad dann Nutzenergie geteilt durch zugeführte Energie. Das gibt zuerst eine Zahl zwischen 0 und 1, mal 100 gerechnet also den entsprechenden Prozentwert.
ok ich habe bei mir eine aufgabe wo drin steht das ein bergsteiger einen energie umsatz von 1800 kj hat was ist das?
Das ist eine andere Aufgabe, oder?
Das müsste genauer beschrieben sein, was mit "Energieumsatz" gemeint ist.
Vermutlich jener Anteil, den er als Nahrungsreserve verbraucht hat.
Dies wird dann wohl in Bezug gesetzt zur physikalisch umgesetzten Energie (oder geleisteten Arbeit), die isch aus m*g*h ergibt.
Auch so kann der Wirkungsgrad der "Maschine" Mensch berechnet werden.
Jedes Gerät besitzt einen bestimmten Wirkungsgrad. Dieser Wirkungsgrad ist ein Faktor welcher in % angegeben wird und beschreibt wie viel der zugeführten Energie in die Energieform umgewandelt wird, die man am Ende haben möchte. Die Aufgabe eines Elektromotrs z.b. ist es etwas anzutreiben also elektrische Energie in Bewegungs bzw kinetische Energie umzuwandeln. Allerdings ist so ein Elektromotor nicht Verlustfrei. Das hast du bestimmt schon mal mitbekommen. Das Ding dreht sich, es treibt etwas an aber huch! Wenn du es berührst spürst du, wie sich das Ding erwärmt aber so ein Elektromotor ist doch keine Heizung! Die Aufgabe von dem Ding ist es ja nicht warm zu werden!
Wärme ist eine Form von Energie, das weißt du. Und Energie kann nicht verloren gehen und auch nicht einfach so aus dem nichts kommen. Hier wird also elektrische Energie in Wärme umgewandelt, wärme die du eigentlich gar nicht haben willst, der Motor soll etwas antreiben und nicht warm werden, das heißt, ein Teil der zugeführten Energie wird nicht wie es soll in kinetische Energie umgewandelt sondern eben in Wärme, der Elektriker spricht hier von VERLUSTEN!
Es ist streng genommen gar kein Verlust, Energie kann nicht verloren gehen aber diese Energie wird in eine Energieform umgewandelt die in dem Moment in der Anwendung nicht nutzbar für uns ist also ist es eigentlich unbrauchbar und für uns eine Art Verlust. Deshalb nennt man das so.
Das heißt du hast eine zugeführte Leistung Pzu, die Energie die aus dem Netz dem Gerät zugeführt wird hier in dem Fall in Form von elektrischer Energie dann hast du eine Leistung die von dem Motor abgegeben wird Pab das ist die Energie die auch wie gewollt in kinetische Energie zugeführt wird und der Rest der Energie sind andere Energieformen die für diesen Prozess nicht mehr relevant sind bzw mit denen wir nichts anfangen können und als Verlust bezeichnet wird Pv.
beträgt die Zugeführte Leistung z.b. 3kW und das Gerät ist ein gutes Gerät und besitzt einen Wirkungsgrad von 90%, dann heißt es das 90% von 3kW also:
Pzu*Wirkungsgrad=3kW*0,90=2,7kW
also 2,7kW gehen als Pab also als abgegebene Leistung weiter und ist jetzt in form von kinetischer Energie aus dem Motor zu erhalten.
der Rest also 3kW-2,7kW=0,3kW ist Verlust, diese Energie trägt nun dazu bei, dass der Motor warm wird usw. Also alles Energieformen mit denen wir so nichts anfangen können und in unseren Augen einfach verloren gehen. Sie sind noch da aber unser Ziel ist es ja nicht mit dem Motor den Raum zu erwärmen es seiden es handelt sich um einen Heizlüfter oder so, dann kann man sich noch darum streiten :D
Bei jedem Gerät, das Energie umwandelt, egal ob Ofen, Motor, elektrischer Generator, Lampe etc. wird vorne Energie in verschiedenen Formne zugeführt. In dem Gerät wird die zugeführte Energie in eine andere Energieform umgewandelt, die man dann nutzen möchte. Diese erwünschte Energie, die hinten rauskommt, ist die nutzbare Energie.
Das Problem liegt nun darin, dass es in der Praxis keinen einizigen Prozess der Energieumwandlung gibt, der ohne Ennergieverluste abläuft. Das bedeutet, dass die nutzbare Ennergie grundsätzlich immer kleiner ist als die zugeführte Energie. Die Differenz zwischen beiden sind die Energieverluste.
Um das Verhältnis zwischen nutzbarer Ennergie und zugeführter Energie mathematisch auszudrücken, gibt es den sogenannten Wirkungsgrad η. Der berechnet sich grundsätzlich aus dem Quotienten von nutzbarer Energie E_nutz (= gewünschte Wirkung) und zugeführter Energie E_zu (= Aufwand).
η = E_nutz / E_zu
Da E_zu immer größer ist als E_nutz, kann η niemals größer als 1 werden.
genau so ist es. und der wirkungsgrad ist dann 30/100, also 0,3, oder 30%
ok ich habe bei mir eine aufgabe wo drin steht das ein bergsteiger einen energie umsatz von 1800 kj hat was ist das?
Ganz genau. Der Wirkungsgrad ist dann 30 kW/100 kW = 0,3 = 30%
energie umsatz von 1800 kj hat was ist das?
Das ist die zugeführte Energie. Dem wird dannn entgegengehalten, dass er ein bestimmtes Gewicht hat und eine bestimmte Strecke bergauf steigt. Die zugenommmene potenzielle Energie wäre dann E_nutz.
Genau genommen muss auch eine Zeit für den Aufstieg genannt werden, damit man seine Leistung, also ΔEpot/t ausrechnen kann.
Der Wirkungsgrad ist nicht nur E_nutz/E_zu, da kommt dasselbe raus, wenn man rechnet P_nutz/P_zu
also nochmal allgemein: der wirkungsgrad gibt an wie viel zugeführte energie in genutzt wird ( wrikungsgrad= wie viel Ezu in Enutz) oder?
Ganz genau, du hast es.
Mathematisch formuliert lautet deine Aussage:
E_nutz = η * E_zu
heißt dass, zb: wenn 100kw E_zu ist und 30kw E_nutz ist, ist dass denn als wenn ich 100kw zuführe und dann 30kw benutze und 70 kw denn verloen gehen?