Energieentwertung
Übergreifend
Klasse 8, 9, 10
- Wenn Energie nie verloren geht – warum sollen wir sie dann sparen?
- Was bedeutet Entwertung von Energie?
Schlau Fassung
Energieentwertung
- Energie bleibt zwar erhalten, wird aber bei jeder Umwandlung teilweise zu innerer Energie der Umgebung (Reibung, Abwärme) – diese ist kaum noch nutzbar: Die Energie ist entwertet.
- Beispiel Fahrrad: Chemische Energie → Bewegung → durch Luft- und Rollreibung vollständig zu Wärme der Umgebung. „Energie sparen“ heißt genauer: nutzbare Energie nicht unnötig entwerten.
- Der Wirkungsgrad \(\eta = \frac{E_{nutz}}{E_{zu}}\) bewertet Umwandlungen: Glühlampe 5 %, LED 40 %, E-Motor > 90 %, Kohlekraftwerk ≈ 40 %.
- Energieketten zeichnen hilft: Bei jedem Pfeil geht ein Teil als Wärme „nach unten“ verloren (Sankey-Diagramm).
Aufgaben
- Eine LED-Lampe (Wirkungsgrad 40 %) nimmt \(10\,\mathrm{W}\) auf. Wie viel Lichtleistung liefert sie, wo bleibt der Rest?
Lösung
\(4\,\mathrm{W}\) Licht, \(6\,\mathrm{W}\) Wärme an die Umgebung. - Zeichne die Energiekette für ein E-Auto vom Windrad bis zur Straße und markiere die Entwertungsstellen.
Lösung
Wind → Generator (≈ 90 %) → Netz (≈ 95 %) → Laden (≈ 90 %) → Motor (≈ 90 %) → Bewegung; Verluste jeweils als Wärme.
Weiterführende Aufgaben
- Diskutiere: Warum ist eine Wärmepumpe trotz Stromverbrauch „wertvoller“ als eine Elektro-Direktheizung mit 100 % Wirkungsgrad?