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Energie

Beitrag von André (15), Klasse 9a, Espelkamp, am 8. März 2010, 18.00 Uhr

1. Was ist Energie?

• Energie ist überall
• Ein Zauberwort unserer Zeit?
• Wie kann sie genutzt werden?
• Wie lange reichen die Energievorräte?

Der Energiebegriff in den Naturwissenschaften

• Energie ist ein grundlegender Begriff der Naturwissenschaft, der es erlaubt, Erscheinungen und Gesetzmäßigkeiten / Gesetzmässigkeiten zu beschreiben und besser zu verstehen.
• 1842 gelang Julius Robert Mayer die verlustfreie Umwandlung mechanischer Energie in thermische Energie. Er war damit dem Prinzip der Energieerhaltung auf der Spur.
 

Julius Robert Mayer
Quelle des Bildes: wikipedia
(
Public Domain / Gemeinfreiheit) / Urheber: Clendening History of Medicine Library, University of Kansas Medical Center.
 
Steckbrief zu Julius Robert Mayer:
 
Name: Julius Robert Mayer
Spitzname: Geist
Geburtsdatum: 25. November 1814
Geburtsort: Heilbronn (Württemberg, Deutschland)
Gestorben am: 20. März 1878
Ort des Todes: Heilbronn (Württemberg, Deutschland)
Todesursache: Tuberkulose
Eltern: Christian Mayer, Apotheker
Katharina Elisabeth Mayer, geborene Heermann
Geschwister: Friedrich (Fritz) Ferdinand (1805-1872),
Carl Gustav (1810-1853)
Studium: 1832-1837 in Tübingen Medizin
Ausbildung: 1831 in der Apotheke seines Vaters
Reifeprüfung: im Frühjahr 1832 in Stuttgart
Eheschließung / Eheschliessung: 15. August 1842 mit Wilhelmine Regine Caroline Closs
 

2. Energieformen und ihre Vorkommen

Energieformen Vorkommen
Mechanische Energie Im fahrenden Auto oder fließenden / fliessenden Wasser
Thermische Energie Energie, die in der ungeordneten Bewegung der Atome oder Moleküle eines Stoffes gespeichert ist
Elektrische Energie Energie einer elektrischen Batterie
Chemische Energie Energie in Brennstoffen oder Nahrungsmitteln
Strahlungsenergie Energie der Elektromagnetischen Strahlung, z.B. des Lichtes
Kernenergie Bindungsenergie der Kernbausteine

Elektrische Batterie
Ein Feuer wandelt chemische Energie in Wärme um.
Quelle des Bildes: wikipedia
(
Creative Commons-Lizenz) / Urheber: Janne Karaste

 

3. Energieerhaltungssatz

Die Summe von "lebendiger Kraft" und "Fallkraft" ist immer die gleiche.
Mit meinen eigenen Worten gesagt: ‘Lebende Kraft‘ und ‘Gegenstandskraft‘ zusammen ist immer dieselbe.

Nutzung der Energie
• Umwandlung von Energieformen
• Wirkungsgrad = Anteil der Nutzenergie an der ursprünglich aufgewandten Energie bei Prozessen der Energieumwandlung
• Formelzeichen η (Eta)
• Angabe in Prozent (1 bis 100%) oder als Zahl (0 bis 1)
 

Speicherung von Energie

Energieformen Speicherfähigkeit Beispiel
potenzielle E. sehr gut Pumpspeicherwerk
kinetische E. gering, kurzzeitig Schwungräder
chemische E. sehr gut Akkumulator
thermische E. gering, kurzzeitig Thermosgefäß / Thermogefäss
elektrische E. sehr schlecht Kondensator
Strahlungs-energie keine  

Energietransport

• Leitung -el. Strom, Seil, Stange
• Mitführung -Kohle, Öl, Nahrung
• Strahlung -Licht, Schall

Energiebegriff

• Primärenenergie
Energie der unterschiedlichen Energieträger (Kohle, Erdöl, Wasser, Wind …)
• Sekundärenergie
in Kraftwerken aus Primärenenergie gewonnen
(Brennstoffe, Elektrizität, Wärme)
• Nutzenenergie
für den Menschen – verfügbar, preiswert, einfach
 

Die Bockdampfmaschine wandelt Wärme in mechanische Energie um.
Quelle des Bildes: wikipedia
(
Creative Commons-Lizenz) / Urheber: L.Kenzel
 
Kohleabbau
2.1 Energie aus der Erde

• Fossile Energieträger
Kohle, Erdöl, Erdgas
im Laufe der letzten Millionen Jahre der Erdgeschichte entstanden: abgestorbene Bäume und Pflanzen versanken in Sümpfen und verfaulten – Ablagerungen wurden zusammengepresst – es entstand Kohle – die jüngere Braunkohle, die ältere Steinkohle abgestorbene Kleinstlebewesen auf dem Grund von Gewässern → Erdöl und Erdgas
Hauptbestandteil (chemisch): Kohlenstoff C und Uran als Spaltmaterial in Kernkraftwerken
 
Kohle

• seit vielen Jahrhunderten weltweit zum Heizen verwendet
• seit etwa 200 Jahren wichtigste Energiequelle
• Steinkohle – Abbau unter Tage in Gruben bis 1,5 km Tiefe
• Braunkohle – Abbau im Tagebau
• Nutzung von Kohle  Siegeszug der Dampfmaschine

Kohlevorkommen in Deutschland:

Steinkohle gibt es in Deutschland fast nur im Westen und Braunkohle gibt es im Westen und Osten.

Nutzung von Steinkohle:
Man benutzt Steinkohle überwiegend als festen Brennstoff, um Wärme durch Verbrennung zu erzeugen.
 
Auch heute kochen viele noch mit Gas.
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