Was ist der Unterschied zwischen Joule und Watt?
es tut mir leid für die dumme Frage, aber ich kapiere nicht was der Unterschied zwischen Leistung und Energie, also Watt und Joule (wenn ich das richtig verstanden habe) ist...
ich brauch das für den Wirkungsgrad (um den zu berechnen, da gibts die selbe Formel mit Energie und mit Leistung).
9 Antworten
Ich versuche den Unterschied zwichen Arbeit und Leistung an einem Alltagsbeispiel zu verdeutlichen.
Angenommen, du sollst 10 Kisten Cola von der Straße in den 4. Stock tragen. Dann hast du deine Arbeit erledigt, wenn die 10 Kisten oben sind. Dabei ist es völlig egal, ob du dafür 30 Minuten oder 3 Stunden gebraucht hast. Die getane Arbeit ist dieselbe. Diese Arbeit wir in Joule gemessen.
Nun nehmen wir an, diesmal sollen 20 Kisten hochgeschleppt werden. Für dich alleine ist das zu viel und dein Vater hilft dir dabei. Jeder übernimmt 10 Kisten. Dein Vater hat die in 30 min hochgebracht, du hast aber 3 Stunden dafür gebraucht. Ihr habt beide dieselbe Arbeit gehabt, nämlich 10 Kisten hochzutragen. Dein Vater hat aber viel mehr geleistet als du, weil er schneller fertig war. Bei der Leistungbetrachtet man nicht nur die Arbeit, sondern auch, wie schnell sie erledigt ist. Dazu dividiert man die vollbrachte Arbeit durch die benötigte Zeit. Man erhält als Einheit daher Joule pro Sekunde. Für Joule pro Sekunde gibt es dann eine andere kürzere Einheit mit derselben Bedeutung und das ist Watt:
1 J/s = 1 W
Rein physikalisch gesehen ist es völlig egal, ob die verrichtete Arbeit im Kisten schleppen oder im Betrieb einer elektrischen Heizung oder eines Motors besteht. Joul gibt immer die Arbeit und Watt die Leistung an.
Für den Wirkungsgrad ist es ebenfalls egal, ob man dazu die Arbeiten vergleicht, die man reinsteckt und die rauskommt, oder die Leistungen vergleicht, die man reinsteckt und die rauskommt. Der Zahlenwert für den Wirkungsgrad ist derselbe, weil sich die Sekunden am Ende rauskürzen.
Energie ist die Fähigkeit Arbeit zu verrichten. Also aus Energie z.b. potenzielle Energie wird Arbeit, indem eine Turbine angetrieben wird. Diese Arbeit durch eine Zeiteinheit dividiert ergibt eine Leistung.
leistung = Arbeit / Zeit
Wirkungsgrad = Nutzenergie / zugeführte Energie
Eine Masse von 5 kg wird 10 m gehoben: Arbeit W = F*s = 5kg * 9,81m/s² *10 m (Energie in Joule = Nm)
Jemand macht das in 10 s P=W/t = 49,05 J/s = 49,055 Watt
Bei gleicher Arbeit und halber Zeit wäre es die doppelte Leistung.
1 Watt = 1 Joule pro Sekunde.
LG 😊
Stelle dir mal eine Wasserleitung vor. Da kannst du sagen, wie hoch der Wasserfluss ist, in Volumen pro Zeiteinheit... also zum Beispiel in Litern pro Sekunde. Da ist erstmal vollkommen egal, wie lange das Wasser fließt und was dann insgesamt die Wassermenge ist. Es sagt einfach nur an, wie viel Wasser pro Sekunde aus der Leitung kommt.
Und eine andere Sache, die du angeben kannst, ist eine absolute Wassermenge. Beispielsweise, wenn du einen Swimmingpool füllen möchtest, dann weißt du wie viel Wasser in den Pool rein muss. Das gibst du in Litern an. Da ist erstmal vollkommen egal, wie schnell das geht: Das ist eine vorgegebene Menge, Punkt.
Und damit kannst du jetzt rumrechnen: Wenn du z.B. 50.000 Liter Wasser brauchst und deine Wasserleitung 10 Liter pro Sekunde liefert, dauert es 5000 Sekunden bis der Pool voll ist. Wenn du eine bessere Leitung findest, die 100 Liter pro Sekunde liefert, sind es nur noch 500 Sekunden.
Als Rechnung: 100 L/s * 500 s = 50.000 L.
Und genau das gleiche ist mit Energie und Leistung:
Analog zur absoluten Wassermenge in Litern gibt es auch eine absolute Energiemenge. Die wird in Joule angegeben. Zum Beispiel die Menge an Energie, die es braucht um 10 kg Erdnüsse einen Meter hoch vom Einkaufskorb auf den Esstisch zu packen. Da ist erstmal vollkommen egal, wie schnell du arbeitest: Am Ende muss halt diese Menge an Arbeit/Energie erbracht sein, die Erdnüsse müssen alle auf den Tisch kommen.
Und das Analogon zum Wasserfluss bzw. "Liter pro Sekunde" ist eben die Leistung, bzw. Joule pro Sekunde. Diese Einheit wird als Watt bezeichnet. Wenn du die Leistung mit einer Zeit multiplizierst, bekommst du wieder die absolute Energiemenge. Also beispielsweise 10 J/s * 30 s = 300 Joule. Wenn du dir die Formel anschaust, wirst du sehen dass sich die Sekunden einfach rauskürzen und die Joule übrig bleiben.