Energie, Energieerhaltung und -umwandlung
7. Klasse
mechanische Energie und Arbeit
Datum:
Name: M 1
Verfasser: M.Kowalczyk
______________Energie und Energieerhaltung __________
Naturwissenschaftler können viele Vorgänge in Natur und Technik erklären.
Meist werden dazu die Begriffe „Kraft“ oder „Energie“ verwendet. Die Energie, ist die Fähigkeit eines Systems/ eines Körpers Arbeit zu verrichten, Licht auszusenden oder Wärme abzugeben.
Es gibt viele verschiedene Formen von Energie, wobei für alle der Energieerhaltungssatz gilt. Dieser besagt, dass Energie nicht verloren gehen kann und auch nicht erzeugt werden kann.
Was passiert mit der Energie, die laut umgangssprachlichen Aussagen (unter anderem in Zeitungen/Nachrichten/Internet) verloren geht?
Die Energie kann laut des Energieerhaltungssatzes nicht verloren gehen, aber sie steht jemandem, der diese Aussagen getätigt hat, offensichtlich nicht mehr so zur Verfügung wie vorher. Die Energie wurde von einer Form in eine andere Form umgewandelt.
Beispiel:
Elektrischer Strom (elektrische Energie) geht nicht verloren, sondern wird in andere von uns gewünschte Energieformen umgewandelt. In unseren Haushalten wird die elektrische Energie unter anderem mithilfe einer Lampe in Lichtenergie oder mithilfe der Herdplatte in Wärmeenergie umgewandelt.
Abb. 1: schematische Darstellung der Energieumwandlung von elektrischer Energie in Licht- bzw. Wärmeenergie
____________________Energieentwertung_________________________
Wieso wird dennoch umgangssprachlich von „Energieverlust“ oder auch
„verlorener Energie“ gesprochen?
Bei Prozessen wird zwischen gewollten und ungewollten Energieumwandlungen unterteilt. Die ungewollten Energieumwandlungen sind diejenigen, die umgangssprachlich Energieverlust genannt werden, fachsprachlich spricht man von Energieentwertung. Wird eine Energieform in eine nicht mehr nutzbare Energieform umgewandelt, spricht man von Energieentwertung.
____________________mechanische Arbeit_________________________
Bei der Umwandlung von einer Energieform in eine andere kann, laut Definition der Energie, mechanische Arbeit verrichtet werden. Die mechanische Arbeit entspricht der an einem System/ einem Körper wirkenden Kraft entlang des Weges.
Die verrichtete Arbeit entspricht von ihrem Betrag genau der Energie, die umgewandelt bzw. übertragen wurde. Wenn also Arbeit verrichtet wird, muss Energie vorhanden sein.
Energie- umwandlung
Energie, Energieerhaltung und -umwandlung
7. Klasse
mechanische Energie und Arbeit
Datum:
Name: M 1
Verfasser: M.Kowalczyk Aufgaben:
1. Finde passende Teilüberschriften! (siehe Vorschläge über den Absätzen)
2. Markiere im Text die Definition für „Energie“!
3. Notiere unter der Überschrift „mechanische Energie und Arbeit“, die Definition für Energie sauber in deinem Hefter!
4. Nenne mindestens fünf verschiedene Energieformen!
a. Bewegungsenergie (kinetische Energie)
b. Lageenergie (potentielle Energie)
c. chemische Energie
d. Wärmeenergie (thermische Energie)
e. Strahlungsenergie (z.B. Licht)
f. Kernenergie
g. elektrische Energie
5. Markiere im Text den „Energieerhaltungssatz“ und die Definition zur Energieentwertung!
6. Notiere den Energieerhaltungssatz und die Definition zur Energieentwertung in deinem Hefter!
7. Markiere im Text die Definition für die „mechanische Arbeit“!
8. Notiere die Definition für die mechanische Arbeit in deinem Hefter!
9. Suche in deiner Formelsammlung / deinem Tafelwerk die Formelzeichen und Basiseinheiten für die „Energie“ und die „(mechanische) Arbeit“!
„DUDEN – Formeln und Werte“ Seiten 44/45
„Cornelsen – Das neue Tafelwerk“ Seite 47
10. Notiere die Formelzeichen und Basiseinheiten für die „Energie“ und die
„(mechanische) Arbeit“ in deinem Hefter!
Energie mechanische Arbeit
Formelzeichen E W
Einheit Joule (1 J) Joule (1 J)
Newtonmeter (1 Nm)
11. Suche in deiner Formelsammlung/ deinem Tafelwerk eine allgemeine Formel zur Berechnung der (mechanischen) Arbeit!
„DUDEN – Formeln und Werte“ Seite 50
„Cornelsen – Das neue Tafelwerk“ Seite 55
12. Notiere die allgemeine Formel zur Berechnung der (mechanischen) Arbeit in deinem Hefter!
𝑾 = 𝑭 ∙ 𝒔
𝑨𝒓𝒃𝒆𝒊𝒕 = 𝑲𝒓𝒂𝒇𝒕 ∙ 𝑾𝒆𝒈 13. *Erkläre die folgende Formel!
𝑬𝑮𝒆𝒔𝒂𝒎𝒕= ∑ 𝐸𝑖
𝑖=𝑛
𝑖=1
= 𝑬𝟏+ 𝑬𝟐+ 𝑬𝟑+ ⋯ + 𝑬𝒏
Diese Formel steht für den Energieerhaltungssatz und bedeutet, dass die gesamte Energie (𝑬𝑮𝒆𝒔𝒂𝒎𝒕) der Summe aller Teilenergien entspricht. Energie geht also nicht verloren, sondern existiert als Summe aller umgewandelten Energieformen weiter.
