Installiere die Dokumente-Online App

word image
Mitschrift (Lernskript)

Physik Grundlag­en – Verständli­che Einführu­ng und Übersicht

14.664 Wörter / ~85 Seiten sternsternsternsternstern_0.5 Autor Erwin P. im Okt. 2009
<
>
Upload File
Dokumenttyp

Mitschrift
Physik

Universität, Schule

Karl-Franzens-Universität Graz - KFU

Note, Lehrer, Jahr

2009

Autor / Copyright
Erwin P. ©
Metadaten
Format: pdf
Größe: 2.26 Mb
Ohne Kopierschutz
Bewertung
sternsternsternsternstern_0.5
ID# 838







 

 

 

Gruppe: _________________________________     Datum: ___________

 

 

 

Physik – ein neues Unterrichtsfach!

 

Arbeitsauftrag:

 

Erstellt in Gruppen (vier bis fünf Personen) ein Plakat mit der Überschrift

 

PHYSIK?

 

Das Plakat soll zum Ausdruck bringen, was ihr euch unter dem Fach vorstellt.

 

 

Vorbereitung:

 

A. Welches Material benötigt ihr dazu?

 

B. Wer bringt was mit?

 

C. Überlegt euch, wo ihr Informationen zum Begriff “PHYSIK” erhalten könnt.

 

 

Wichtig:

 

Für euer Plakat habt ihr jegliche Freiheit, was das Arbeitsmaterial und die Auswahl der eventuell zum Einsatz kommenden Medien (Foto, Computer, Gegenstände u. Ä.) betrifft!

 

 

 

Viel Erfolg bei der kreativen Arbeit!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Physik

 

 = die Lehre von der unbelebten Natur, ohne stoffliche Veränderungen.

 

Einteilung nach der Forschungsart:

ü Theoretische Physik (Erklärungen, Ableitungen der Gesetze)

ü Experimentalphysik (Tatsachen, Überprüft die Theorie empirisch, Versuche, Beobachtungen)

 

Physik ist eine Naturwissenschaft (Biologie, Mathematik, Astronomie, Chemie usw.)

 

Einteilung nach der Anwendung:

ü  Astrophysik (Erforschung d. Himmelskörper)

ü  Geophysik (Physik der Erde)

ü Technische Physik

 

Einteilung nach der Entwicklung:

ü  Mechanik (Lehre der Kraft)

ü  Akustik (Lehre des Schals)

ü  Wärmelehre

ü  Optik (Lehre vom Licht)

ü  Magnetismus (Anziehung v. Stoffen, bestimmte Eigenschaften v. Stoffen)

ü  Elektrizität (Lehre vom Strom)

ü  Atomphysik (Kernzerfall u. Kernfusion)

 

Seit Beginn des 20. Jh. unterscheidet man:

ü  Physik der Materie

ü  Physik der Wellenfelder

 

Moderne Einteilung

ü  Makrophysik (atomare Vorgänge)

ü  Mikrophysik (subatomare Vorgänge)

 

 

 

Physik ist eine genaue Wissenschaft

Physikalische Gesetzmäßigkeiten gelten nur dann, wenn die Versuche (Experimente) wiederholbar und messbar sind.

 

zB     Moleküle sind 1/1 000 000 m

         Abstand Erde­--Sonne = 150 Mio. km

 

1

m =

1

= 10x10-6 = 10xmm                         10­-6  Mikro

100 000

10x106

 

150 000 000 km = 150 000 000 000 m = 150 x 10 9 m = 150 Gm

 

Dekadisches System (Buch S 17)

2500 ha = 25 000 000 m2 = 25 x 106 = 25 Mm²     (1 ha = 10000 m²)

Å = 10-8 cm      (Einheit der Mikroskopie)

10-8  x 10-2 m

Å = 10-10 m

 

Vorsilbe

Abkürzung

Wert

 

 

 

 

 

 

 

Peta

P

10

15

Billiarde

Tera

T

10

12

Billion

Giga

G

10

9

Milliarde

Mega

M

10

6

Million

Kilo

k

10

3

Tausend

Hekto

h

10

2

Hundert

Deka

da

10

1

Zehn

Dezi

d

10

-1

Zehntel

Zenti

c

10

-2

Hundertstel

Milli

m

10

-3

Tausendstel

Mikro

µ

10

-6

Millionstel

Nano

n

10

-9

Milliardstel

Pico

p

10

-12

Billionstel

 

Physikalische Größen:

messbare Werte in der Physik

Bestehen aus: Maßzahl x Einheit (zB 4 m)

 

Einteilung:

ü  Grundgrößen
sind von Menschen für die Menschheit international abgesprochenen worden. Man findet sie im SI-System (S 16)

ü  Abgeleitete Größen
bestehen aus mehreren Grundgrößen


Grundgrößen im Einzelnen:

 

 

 

1 neue geografische Meile

= 7420,438 m

 

1 deutsche Landmeile

= 7532 m

 

1 preußische Elle

= 25,5 Zoll

= 0,66 m

1 englische Meile

= 1760 yards

= 1609,33 m

1 Faden

= 1,829 m

 

1 englischer Fuß

= 0,305 m

 

1 englischer Yard

= 3 feet

 

1 englischer Zoll (inch)

= 2,54 m

 

1 Welt-Seemeile

= 1,852 m

 

1 russischer Werst

= 500 Saschen

= 1066,78 m

1 russischer Saschen

= 7 Fuß

= 2,1336 m

1 dänische Meile

= 7,532 m

 

1 norwegische Meile

= 10 km

 

 

 

Meter (m)             ist eine Längeneinheit, stammt vom Urmeter

                          

1 m =

1

des Erdumfanges

40 000 000

 

Sekunde (s)         ist eine Zeiteinheit

                           1 s = 86 400ste Teil eines mittleren Sonnentages

 

Kilogramm (kg)   ist die Masseeinheit, stammt vom Urkilogramm, das in Sèrves bei Paris aufbewahrt

                           wird, besteht aus Platin-Iridium.

 

                           Gewicht wird in Newton angegeben   G = F = m*g = N (Masse x Beschleunigung)

                           gmond = 1,65 ms-2      

 

(K)                       ist die Einheit der thermodynamischen Temperatur

                           Absoluter Nullpunkt: -273,15° C

                           hat keine Minuswerte      1 Kelvin = 1 Grad (muss nicht umgerechnet werden) 

 

Ampere (A)         Einheit der elektrischen Stromstärke

                           Benannt nach dem französischen Physiker André Marie Ampère

 

Candela (cd)        Einheit der Lichtstärke

                           1 cd = Lichtstärke einer Weihnachtskerze (100 Watt Birne = 80-100 cd)

 

Mol (mol)            Einheit der Stoffmenge

                           1 mol sind soviel Gramm wie die relative Atommassenzahl angibt

           

Grundgrößen müssen in der Physik verwendet werden (zB nicht Celsius sondern Kelvin)

SI-System – Maß und Eichgesetz verpflichtet uns an diese Gesetze zu halten.

 

 

Beispiel für Abgeleitete Größen

 V =

s

Geschwindigkeit  =

s

t

t

 

 

Skalar und Vektor

Vektor ist eine gerichtete physikalische Größe. Mann muss Betrag und Richtung angeben (Steig od. Sinkgeschwindigkeit)

Skalar ist eine ungerichtete physikalische Größe (zB Sekunde, Temperatur)

 

 

Die Bewegung

 

= Folge einer Kraft, gehört zur Mechanik

wird Kraft nicht einbezogen spricht man von der Kinematik

wird die Kraft einbezogen, spricht man von Dynamik

 

Bewegungsarten

ü  geht die Bewegung richtungsgebunden, spricht man von einer Translation (immer in eine Richtung)

ü  geht die Bewegung um eine Achse und wechselt dauernd die Richtung, spricht man von Rotation à zB Bewegung der Erde um sich selbst

ü  Bewegung der Erde um die Sonne à Revolution (siehe S 19)

 

Schwierigkeit der Bewegung

liegt im Bezugssystem à Nix ist fix

es kommt immer auf den Beobachter an (Relativitätstheorie – Albert Einstein)

Deshalb hat man sich geeinigt, dass der Beobachter in Ruhe ist (Geschw. = 0)

(Beispiele S 19)

 


 

Gesetzmäßigkeiten der Bewegung (Formeln)

 

a.)     Gleichförmige Bewegung:

wenn Geschwindigkeit einen konstanten Betrag hat

V =

s

Geschwindigkeit  =

s

t

t

           

t =

s

V

s =

V x t

 

            = d (Delta = kl. Betrag)

           

            Werte im Zähler sind direkt proportional à wenn s größer wird, wird auch V größer

            Zähler zu Nenner sind indirekt proportional à wenn t wird größer, wird V kleiner

 

 

[ V ] =

Dimension

 
[m]

[s]

           

            zB Wolfsberg – St. Paul 17 km in 48 min

           

V =

17 000

2880

 

            V = 5,9 m/s = 21,25 km/h   ( :1000x3600)

            130 km/h = 36,1 m/s  (x1000: 3600)

 

            Diese Formel ist nicht Alltagstauglich deshalb nimmt man Durchschnittsgeschwindigkeit:

           

V =

v1 + v2 + v3 + v4

4

           

            Momentangeschwindigkeit:

            Zeit wird ausgeschalten à nur ganz kurze Zeitspanne

b.)     Beschleunigte Bewegung

a = Beschleunigung (Akzeleration)
à Wegzunahme in der Zeiteinheit


c.)      

a =

s

=

∆ v

t

∆ t

     

a =

V

 t

     

[a] =

V

=

m

=

m

= m/ s-2

s

 t

s

 

      1 s = 4 m

      2 s = 6 m                 2 m/s² (Beschleunigung)

      3 s = 8 m

 

      (V = V2 – V1)

      (t = t2 –t1)

     

      9 s = 45 m/s   à 5 m/s²

 

Wie groß ist der Weg bei einer Beschleunigten Bewegung?

            v0 = Anfangsgeschwindigkeit

            v1= 1. Wert

           

v =

v0 + v1

 2

v =

0 + at

 2

           

           

v =

at

 2

s =

v x t

           

           

s =

at

x t

 2

           

s =

a

x

 2

           

            Die Gesamtwege verhalten sich wie die Quadtrate der Zeit.

 

           

2 s

= t²

à

t =

2 s

 a

a

           


 

Wie lautet die Formel, wenn die Zeit ersetzt wird?

 

s =

a

x

=

a

v2

;

 t =

v

 2

2

a2

a

 

 

 

s =

v2

 

 2a

 

 

 

Fallbeschleunigung (Erdbeschleunigung)

= g (Gravitation) (a wird zu g)

à auf jedem Ort der Erde verschieden

à Mittelwert g = 9,81 ms-2

à Grund: die Erde ist eine Kugel

à am Äquator am geringsten (gr. Anziehungskraft aber hohe Zentrifugalkraft)

 

Der freie Fall

alle Körper im Luftleerenraum fallen gleich schnell

s = h

a = g

alle Formeln werden verwendet

Unterschied = Luftwiderstand zu Wirklichkeit und Berechnung

 

Fallschirmspringer landet mit Geschwindigkeit 5 m/s, aus welcher Höher trifft man auf.

 

h = 1,27 m

 

 

 

c)       Zusammengesetzte Bewegung

 

a.       Die meisten Bewegungen sind zusammengesetzte Bewegungen, lassen sich aber in einzelne zerlegen.
zB Beim Boot --> die wahre Bewegung ist das Resultat aus der Bewegungsgeschwindigkeit und Strömungsgeschwindigkeit

b.       Für diese gilt das Unabhängigkeitsprinzip
verschiedene Bewegungen, die in eine Richtung laufen, werden zusammengezählt, entgegengesetzte Bewegungen werden subtrahiert.

 

Paradebeispiel : Der Wurf

a)       Lotrechter Wurf nach oben

b)       Waagrechter Wurf

c)       Schiefer Wurf


 

a)    

Steighöhe = H

Steigzeit = T

 
Lotrechter Wurf




vt


Vt = V0 - gt

t
à T  wenn v = 0
Wenn ich Geschwindigkeit null setzt, bekomme ich die Geschwindigkeit für die Steigzeit

V0 = gT
à

 

T =

v0

 g

     
      Aus der Steigzeit erhält man die Steighöhe
     

h =

v02

 2 g

 

 

 

 

b)    

Ballistische Kurve

 

= Parabel (Hälfte eine Hyperbel)

 

Wurfbahn

 

beschleunigte Bewegung

 

Wurfhöhe (Wh)

 

gleichförmig

 

Wurfweite (Ww)

 

höchster Punkt, Kulmination

 
Schiefer Wurf






  



Geschoß geht am weitesten wenn der Winkel 45° beträgt
Ballistische Kurve: Punkt wo das Geschoss aufschlagen wird (Luftwiderstand, Gegenwind)

 

c)    

halbe Parabel

x-Achse = vo

y-Achse = gt

 
Waagrechter Wurf






 

 

 

Dynamik

 

 

Was ist die Kraft?

Einheit ist Newton

 

3 Gesetze (Axiomen) der Kraft :

 

  1. Trägheitsprinzip
    Jeder Körper verharrt in seinem Trägheitszustand, solange keine Kraft einwirkt – Gegenteil: Wenn eine Kraft eintritt bewegt sich der Körper
    Kraft = Ursache der Bewegung

    zB beim Busfahren wird man nach hinten gedrückt, beim Bremsen nach vorne
    Geldstück auf Papier über Becher –Papier wegziehen fällt in Becher
    Weltraumbewegung: Einmal gezündet, braucht nie mehr Sprit, weil keine Kraft mehr einwirkt und kein Luftwiderstand besteht
    Wenn man vom Pferd springt, passiert am wenigstens, wenn man schräg nach vorne springt. (In der Bewegungsrichtung mitkommen)

  2. Das dynamische Grundgesetz der Mechanik
    Kraft ist Masse mal Beschleunigung
    Kraft und Masse sind direkt proportional
    F = C*m*a  Kraft = Proportionalitätsfaktor x Masse x Beschleunigung
    N = kg*m/s²  1 N = 1 kg * m/s²

1 Newton ist jene Kraft die 1 kg Masse die Erdbeschleunigung von 9,81 m/s² erteilt.
aus dieser Definition ist das Gewicht auch eine Kraft:
Gewicht = m . g
Gewicht = 45 x 10 N = 450 N

  1. Prinzip der Wirkung und Gegenwirkung – das Rückstoßprinzip (actio est reactio)
    Jede Kraft bewirt eine gleich große Gegenkraft, Kräfte treten immer paarweise auf
    zB Mit der Kraft, mit der man auf den Boden tritt, tritt sie dagegen sonst würde man einsinken.

    Rückstoßprinzip: z.B. bei Rakete Fortbewegung, im Ruderboot, Tintenfisch

 

 

 

 

 


 


Weitere Kraftarten

1.       Die Kraft einer Federwaage (S 33) – Hookesches Gesetz

2.       Kräfte, die bleibende Verformungen bewirken – Plastizität

3.       Die Kraft bei der Rotation = Drehmoment (S35)

4.       Die Kraft mit der der Körper von der Erde angezogen wird ist das Gewicht.

5.       Die Schwerkraft bestimmt die Gleichgewichtslage der Körper

6.       Impuls als kurz einwirkende Kraft (S42)

7.       Maschinen führen zur Kraft Ersparnis (S43)

8.       Reibungskraft (S44)

9.       Zentripetal und Zentrifugalkraft (S49)

10.   Molekularkraft

11.   Druck

 

Hookesches Gesetz (Kraft der Federwage):

F = D x ∆ l

jede Kraft bewirkt eine Verlängerung

ð D =  Federkonstante (der Faktor der das richtige Ergebnis gibt) beinhaltet die Eigenschaften des          Materials

ð wirken proportional

ð Federnormen ergeben die Federwaage

ð wenn nach der Belastung der Körper wieder in seine Urform zurück geht à nennt man Elastizität

 

Plastizität

plastischà Krafteinwirkung bewirkt Verformung und die wird erhalten.

à Diese Kraft ist wichtig im technischen Bereich von Gebäuden

à jedes Material hat eine Plastizitätsgrenze

à wird dieses überschritten, bricht das Material.

            Gegenteil von plastisch: elastisch

 

Die Kraft der Rotation (Drehmoment)

M = F x r

 

Drehmoment: Kraft x Kraftarm

Einheit ist Newton Meter (Nm)

Kraft bei Runden Bewegung = Kraft die ich anwende und dem Abstand

zB Reifenwechseln je länger der Abstand, desto weniger Kraft muss ich aufwenden

 

Einarmiger Hebel

 

 

 

 

 


Zweiarmiger Hebel:

Last x Lastarm = Kraft x Kraftarm => Hebelgesetz

 

 

 

 

 

 

 

 


Goldene Regel der Mechanik: Je länger der Weg ist desto geringer die Kraft

 

zB 200 kg auf einen Meter hochheben à wir nehmen ein langes Brett und rollen es hinauf à ersparen uns Kraft

 

 

 

 

 

 

Anordnung heißt schiefe Ebene … zB eine Schraube

Diese Vorrichtung ist eine einfache Maschine, weil sie Kraft erspart. Der Hebel und eine Rolle (mehrere Rollen sind ein Flaschenzug – pro Rolle halbiert sich das Gewicht) sind einfache Maschinen.

 

Drehmoment wird sehr oft bei der Beschreibung von Autos angegeben à Das maximale Drehmoment bei einer Umdrehung à hohes Drehmoment bei niedriger Umdrehung = gutes Auto

 

Gewicht

Die Kraft mit der der Körper von der Erde angezogen wird à Gewicht

Das Gewicht ist eine Form der Kraft

G = m x g à wird in Newton angegeben

Unterschied Masse – Gewicht à Masse immer konstant, Gewicht ändert sich von Ort zu Ort

Die Masse ist immer konstant, das Gewicht veränderlich und vom Ort abhängig.

Wenn ein Flugzeug fliegt hat es kein Gewicht, durch den Auftrieb.

 

Die Rolle:

Die Rolle ist eine Scheibe, die eine eingeschnittene Schnurlaufrille im Rand hat.

 

Fest Rolle:

an einem Balken befestigt.

ändert die Richtung einer Kraft

Mithilfe einer festen Rolle kann man nach unten ziehen

F1=F2

weg wird verdoppelt à pro Rolle wird die Hälfte des Gewichts erspart,

 

Lose Rolle:

frei beweglich

Keine Richtungsänderung

Kraft wird in 2 Teilkräfte aufgeteilt F1=F2*2

pro Rolle erspart man sich Kraft

 

mehrere lose Rollen à größtmögliche Kraftersparung à Flaschenzug


 

Schwerkraft

Wirkt am Schwerpunkt à Schwerpunkt gibt an wo die gesamte Masse eines Körpers liegt.

à ist aber ausschlaggebend für den Gleichgewichtszustands eines Körpers à je tiefer der Schwerpunkt, desto besser ist der Gleichgewichtszustand

Beim Gleichgewicht ist auch die unterstützende Fläche entscheidend

 

Beispiele:

Stehaufmännchen: ð Schwerpunkt ganz unten, Gleichgewicht hervorragend. (Stabiles Gleichgewicht)

 

 

 

 

 

 

 

 


Ist der Schwerpunkt ganz unten ð Stabiles (sicheres) Gleichgewicht

Ist der Schwerpunkt auf einer Ebene verschiebbar ð Indifferentes Gleichgewicht

Ist der Schwerpunkt sehr hoch ð Labiles (unsicheres) Gleichgewicht. (S36)

 

 

Impuls als kurz einwirkende Kraft

Wenn auf einen Körper eine Kraft nur kurz einwirkt, bewirkt an einem Körper eine Geschwindigkeit

F x t = m x v

 

Zentraler Stoß

 
 

 

 

 


zB Billiard spielen

 

Strom à ist so schnell, weil ein Elektron anschupft à ist Impulse Weitergabe der Elektronen.

 

Bei Kanonen à mv = -mv0

Kanonenkugel hat kl. Masse, aber große Geschwindigkeit à Reichweite hängt von der Größe (Schwere) der Kanone ab.

 

Der Impulse kann nicht verschwinden!

 

 

Reibungskraft

FR=m*FN

Reibungskraft = der Reibungskoeffizient mal Normalkraft à je mehr Gewicht ein Körper besitzt desto mehr Reibung hat er.

 

 

Gibt drei Arten von m:

 

ü  Haftreibung ð ist die größte – Kasten steht am Boden, schwer zu bewegen.

ü  Gleitreibung ð Wenn ich mit dem Teppich den Kasten bewege, spricht man von Gleittreibung.

ü  Rollreibung ð ist die kleinste – Wenn ich am Kasten Rollen befestige und ihn bewege, spricht man von Rollreibung.

 

Je nach Reibungsart kann man sich sehr schwer und leicht bewegen.

Alle drei Reibungsarten haben im Alltag eine große Auswirkung.

 

ð Die Reibung bringt bei Maschinen einen Energieverlust

 

ð Reibung kann mit der Sohle erhöht oder verringert werden (weiche Materialen bringen große Haftung)

ð Auswahl der Reifen spielt es eine große Rolle. (ganz weiche Reifen, bringen fantastische Haftung, man sie jedoch nach ein paar kilometern austauschen)

 

Gleitreibung ðdurch zwei harte ebene Flächen, kann Gleitfähigkeit durch Schmiermittel erhöhen – beim Schlittschuhlaufen, Schifahren (Wachs); Auto (Öl – Kolben werden geschmiert, passiert das nicht kommt es zu einem Verreiber)

 

Reibung soll manchmal 0 sein, weil sie Energieverlust bewirkt. Man erreicht das am besten durch ein Kugellager.

Fahrrad ð bei jeder Narbe, Pedalen sind Kugellager

 

 

Zentrifugal- und Zentripetalkraft

 

auf jeden Körper wirkt gleichzeitig die Zentripetal- und Zentrifugalkraft. Die Zentripetalkraft wirkt nach innen und die Zentrifugalkraft nach außen. Die Vergrößerung der einen Kraft bewirkt die Verkleinerung der anderen.

Auf der Erde sind Zentrifugal und Zentripetalkraft gleich groß, deshalb befinden wir

 uns auf einer stabilen Bahn. Schwerkraft ist Zentripetalkraft ð -F. Nach außen wirkt die Fliehkraft. ð F

 

 

 

 

 

 

 

 


Auf der Sonne gibt es Kernfusion ðEnergie wird abgegeben ð daher nimmt die Masse auf der Sonne ab.

ð Die Erde wird dann ins Weltall hinaus fallen.

 

HÜ: Die Formel  erklären.

 


 

Die Formel zur Errechnung der Fliehkraft ist wie folgt:

 

 

Radius
 
Fz = m*v²                    Fliehkraft = Masse * Geschwindigkeit²

          r                                

 

Zentrifugalkraft hängt von Geschwindigkeit ab: wenn Geschwindigkeit sich verdoppelt, vervierfacht sich die Zentrifugalkraft

 

Fz ist die Fliehkraft in Newton

m ist die Masse des Objektes in kg,

v ist die Geschwindigkeit in m/s

und r ist der Radius der Kreisbewegung in Meter.

 

Das heißt, wenn ich eine Kurve mit der doppelten Geschwindigkeit durchfahre, vervierfacht sich dadurch die Fliehkraft.

Verdopple ich hingegen den Radius, wird die Fliehkraft "nur" halbiert.

Je kleiner der Radius desto höher die Fliehkraft

Das alles gilt aber ausschließlich für die nach außen gerichtete Bewegung der Fliehkraft.

 

je Größer die Maße desto mehr Zentrifugalkraft kann man erreichen

wenn der Abstand größer wird, wird die Geschwindigkeit kleiner

 

 

Molekularkraft

 

ð Quecksilber (Hg) – wenn man es ausschüttet, kugelt es sich immer ab (flüssiges Metall)

ð Wenn man Wasser auf Löschpapier gibt, wird es gleichmäßig verrinnen.

Kohäsion ist die Kraft die zwischen Molekülen gleicher Art besteht. (bei Quecksilber)

 

Wasser steigt in dünnen Röhrchen (Kapillaren) ð Kapillarität ð Wassermoleküle reißen nicht ab, weil sie miteinander verbunden sind. Diese Erscheinung ist verantwortlich, dass Wasser in die höchsten Wipfel transportiert werden kann.

Wasser in Röhrchen hat eine abgerundete Oberfläche ð konvexer Meniskus

Flüssigkeiten mit höherer Kohäsion haben konvexen Meniskus (nach außen gewölbte kugelige Fläche). Quecksilber hat sehr hohe Kohäsion, daher sehr starken konvexen Meniskus.

 

Adhäsion ð gewisse Moleküle eines Stoffes bleiben an anderen haften, Die Kraft an verschiedenen Molekülen ð Kreide auf Tafel zeigen große Adhäsion. auch bei Quecksilber in einer Metallröhre.

ð es entsteht eine Fläche die nach innen gewölbt ist ð konkaver Meniskus

 

diese Kräfte bewirken die Oberflächenspannung

wirkt von dem großen Kohäsionskräften (zB von Wasser)

 

Geldstück wird nicht Sinken, wegen Spannungszustand = Oberflächenspannung

 

im Wasser ist ein Molekül

auf ein Molekül wirkt von allen Seiten eine Kohäsion

lassen das Wasser ab

oben ist Luft = keine Kräfte

Kräfte wirken ungleichmäßig

ein Spannungszustand wird erreicht

siehe Seite 63

 

beim Wäschewaschen ð Waschmittel setzen die Oberflächenspannung herab

deshalb kann der Schmutz gelöst werden.

 

Druck

 

p = press

Kraft auf die Fläche

 

p = F/A             Druckeinheit = = N/m² (Einheit kaum verwendbar, weil zu groß)

 

deswegen         Bar = 105 Pa     1 Bar = ungefähr unser Luftdruck

 

Je größer die Kraft, desto höher der Druck.

Je kleiner die Fläche, umso größer der Druck.

 

Anwendung beim Luftdruck

 

Luftdruck ist der Druck der über mir herrschenden Luftmolekülsäule.

 

Kugel entlüften, Vakuum entsteht, Luftdruck drückt von außen die Kugel zusammen. => Versuch der Magdeburger Halbkugeln.

 

Der Luftdruck wird umso kleiner werden, je höher man am Berg ist. (zB am Mount Everest keine Luft = Atemgerät)

 

Hochdruck: Warme Luftmassen erzeugen hohen Luftdruck. Warme Luft steigt auf und strömt weg.

Normaldruck: 1000 h Pa (Hektopascal)

Tiefdruck:

 

Sieden: in einem Gefäß wird eine Flüssigkeit erhitzt.

Sieden: jene Temperatur bei der gleich viele Moleküle aufsteigen wie zurückfallen           T= 100° C

 

Innendruck ist gleich Außendruck      PI = PA

 

Ein Frühstücksei ist auf der Alm früher fertig, da der Druck auf dieser Höhe geringer ist.

 

Der Wasserdruck nimmt mit steigender Tiefe zu. Je tiefer man taucht, desto höher ist der Druck, Deshalb beim Tauchen = Druckausgleich (Nase zuhalten)

Wenn man tiefer als 20 m taucht, muss man immer wieder Pausen einlegen, ansonsten droht die Taucherkrankheit.

Es entstehen in den Blutgefäßen Luftlöcher, Durchblutung nicht mehr gegeben, kann tödlich sein.

 


 

Energie

 

entspricht praktisch dem Arbeitsvermögen

Arbeiten heißt nichts anderes als Kraft längs eines Weges anzuwenden

z.B. Mappe aufheben, weiter zu tragen dort ablegen

Arbeit ist die erste Form der Energie

Formel der Arbeit = Formel der Energie

 

früher Arbeit mithilfe von Arbeitspferden

 

W = F x s                                 (W = Work)

Energie = Kraft mal Weg

 

W = Energie

Einheit =

 

J =Newton x m

 

J = Joule

 

die häufigste Einheit der Welt

1 Joule ist auch gleichzeitig eine Wattsekunde, die kann ich aber umrechnen in Kilowattstunden

 

1 Kilowattstunde = 3 600 000 Joule

 

1 Joule entspricht, wenn man einen Kilogramm auf 10 cm Höhe hebt.

Wenn man sich föhnt braucht man 1000 Joule.

Bei der Explosion einer Wasserstoffbombe werden 1018 Joule frei.

 

Das Joule ist gleich der Arbeit, die durch die Kraft von 1 Newton verrichtet wird. (Seite 37)

 

Leistung = Arbeit

                  Zeit

 

Arbeit auf die Zeit bezogen ist die Leistung                    Arbeit ist Leistung in der Zeit!

 

Watt ist die Einheit der Leistung

 

 Watt=  J

s

 

Joule hat noch eine andere Einheit:

einfach umdrehen

 

Joule = W x s

Joule ist Wattsekunde

statt s (Sekunde) kann ich h (Stunde) nehmen

 

2. erlaubte Einheit

 

1kJ =  kWh

 

1Wh = 3600 Ws

kWh = 3,6 x 106 Ws

 

(nicht mehr erlaubt sind PS oder Kalorien)

ursprünglich wurde Leistung in PS angegeben

 

 

 trotzdem findet man es noch immer

deshalb rechnet man es um

 

1 PS = 735,5 W

 

von kW ¼ weg rechnen

 

1 Kalorie = 4,18 Joule               Kilokalorien (Kcal) kann man umrechnen in  Kilojoule (kJ) mit 4,18

Kalorientabelle S 41

 

100 kW = 136 PS  (100 000/735,5)

Die KW Anzahl ist ungefähr ein viertel unter der PS Zahl

 

 

Was versteht man unter Energie genau?

 

Es gibt keine endgültige Definition, weil es viele verschiedene Energien gibt.

 

Energie der Lage (potentielle Energie)

 

W = F x s

W = G x H (Höhe)

Wpot = m x g x H (Masse x Ort x Höhe)

 

Je Höher der Hammer ist, desto mehr Energie hat er! Macht einen Krater!

Der Energiebetrag steigt mit seiner geografischen Höhe, um so mehr Energie vermag er zu leisten ð Potenz ð potentielle Energie

 

größte Bedeutung: potentielle Energie von Wasser:

Stausee hat Wasser mehr Energie ð mit Rohr kann ich die Energie des höher gelegten Wasser herunter transportieren mit einem Druckrohr ð Energie kann nicht abfließen ð kommt ins Kraftwerk ð

Turbine (Peltonturbine) ist an Generator (5 t schwer) angeschlossen ð  wird durch Wasser bewegt ðentsteht Strom.

 


Kinetische Energie ð Energie der Bewegung

 

Ekin = ?

 

W=F x s

 

 

 

 

 

Energie hängt von der Masse und der Geschwindigkeit. zB Lock und Motorrad in eine Hausmauer fahren ist mehr schaden bei der Lock.

Eher mehr die Geschwindigkeit (v²). zB Moped mit 30 km/h Lock mit 10km/h, dann mehr schaden bei Moped.

Es kommt nicht auf die Größe sondern Geschwindigkeit an.

 

Wenn man die Geschwindigkeit verdoppelt, dann wird der Energiebetrag vervierfacht.

 

Verkehr: Wenn man in entgegenkommendes Auto fährt muss man die Geschwindigkeit des entgegenkommenden dazurechen. zB beide fahren 50, dann vervierfacht sich der Schaden.

Eher in einen Baum fahren, als in den Entgegenkommenden.

 

Pendel:

zeigt uns, das Energie umgeformt werden kann.

 

Potentielle Energie am größten, kinetische Energie ist am geringsten

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Energieerhaltungssatz:

Die Energiewerte lassen sich andauernd umwandeln.

Energie kann nicht erzeugt werden, Energie kann auch nicht verbraucht werden oder verloren gehen, sie kann nur umgewandelt werden.

 

Bei Pendel bleibt Energie nicht ewig erhalten, weil Energie sich in Reibungsenergie umwandelt.

 

 

Der Wirkungsgrad

 

Beschreibt wie viel Energie bei der Umwandlung genützt werden kann.

(Gilt für alle Energieformen)

mit wie viel % der Energie nach der Umwandlung noch vorhanden sind

 

 

 ð Eta

nutzbare E. ð immer kleiner als die vorhandene E

Wert immer unter 1

 

zB 0,2 ð x 100 = 20 %

entspricht dem Wert von unseren Autos

es können nur 20 % des Benzins in kinetische Energie umgewandelt werden.

Autos sehr schlechten Wirkungsgrad

80 % werden in die Umwelt geblasen, 20 %  genutzt

 

Bewegungsenergie

 

Energie des Treibstoffes

Auto =

 

Dieselmotor hat einen höheren Wirkungsgrad als Benzinmotor

 

schlechter Wirkungsgrad: Wärme umwandeln möchte

guter Wirkungsgrad: von mechanischen Energie in Wärme umgewandelt wird

beste Wärmekraftmaschine ist der Mensch ð 40 % der Nahrung verwerten

 

Energiearten:

 

Wärmeenergie, Wasserenergie, Atomenergie, Reibungsenergie, mechanische Energie, elektrische Energie, Spannungsenergie, magnetische Energie, Muskelenergie, Sonnenenergie, Windenergie, Strahlungsenergie, Bewegungsenergie, Lageenergie, Fossile Energie (schlecht), chemische Energie (wie viel Energie steckt in einem Stoff), erneuerbare Energie (Energie, die sich von selbst wieder herstellt), (Ressourcenschonend), Körperenergie, erneuerbare Energie, Alternativ Energie (ersetzen der schlechten Fossilenergie), usw.


 

Elektrische Energie!!

 

 

Photovoltaik ist die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie.

Als direkter Speicher für elektrische Energie kommen eigentlich nur das elektrische oder magnetische Feld oder Batterien in Frage.

 

Die gesicherte Versorgung der Bevölkerung mit elektrischer Energie ist eine der wichtigsten Aufgaben der Infrastruktur unserer Volkswirtschaft und eine Voraussetzung für ein Leben in geordneten sozialen Verhältnissen.

 

Vorteile

  • jede Primärenergiequelle auszunutzen und zwar unbeeinflusst davon ob es sich um fossile Energiestoffe (Kohle, Gas, Öl), oder um andere  Energiequellen (Biomasse, Sonnenenergie) handelt.
  • rasch, zuverlässig, sauber und verlustarm bis zum Endabnehmer verteilen und in alle Nutzenergieformen umwandeln.
  • Sie ist einfach und genau zu messen, zu steuern und zu regeln.
  • Sie ist für die Informationsverarbeitung praktisch unersetzlich.
  •  

    Nachteile:

    ð  Sie lässt sich nicht unmittelbar speichern. Zurzeit existiert noch kein Langzeitspeicher für elektrische Energie.

  • Ihre Übertragung ist an Leitungen gebunden. Freileitungen beeinflussen das Landschaftsbild, Erdkabel können bei großen Leistungen das Erdreich erwärmen und sind aufwendig zu installieren.
  • Photovoltaik

    ð benötigt die Solarzelle (braucht Lichtquelle)

    ð Solarzelle besteht aus einer bestimmten Anordnung von Halbleiterelementen (Silizium - Si, Selen - Se und Germanium - Ge)

     

    Einsatz heute:

    ð Taschenrechner,

    ð bei leuchtenden Verkehrschildern wo kein Strom vorhanden ist, Gartenlaternen,

    ð Solarzelle auf Motorboot für Strom,

    ð wird überall eingesetzt wo kein Strom vorhanden ist – Almhütten, auf Bergen gibt es Solarkraftwerke (zB Loser)

    ð Investition dauert ca. 8-10 Jahre

     

    Zukunftsperspektive: Nullenergiehäuser bauen wird (Energie die benötigt wird, erzeugt man selbst, man muss keine Energie mehr zukaufen

    Südwestlage ð immer Sonne

    Südwestlage wird mit Solarzellen und Wintergarten (heizt auf und bringt die Wärme weiter) ausgestattet.

     

    Problem: Es ist noch relativ teuer, zahlt sich nur aus wenn man einen Überschuss produziert. Kann den Strom nur mit Akku speichern, Akkus sind aber schlecht!

    ð  Speicherung benötigt eine technische Verbesserung

     

    (Kollektoren sind für Warmwasseraufbereitung)

     

     

    Bedeutung der Solarenergie

    Man spricht von Photovoltaik, wenn die Energie des Sonnenlichts mit Hilfe von Solarzellen in Strom verwandelt wird. Das griechische Wort „Photo" steht für Licht, während „Voltaik" vom Namen des Physikers Alessandro Volta abgeleitet ist, nach dem auch die Maßeinheit Volt für die elektrische Spannung benannt wurde.

    Man braucht lediglich die Solarzelle dem Sonnenlicht auszusetzen und den elektrischen Strom abzugreifen. Die Solarzelle stellt sozusagen ein Minikraftwerk dar.

    Photovoltaik

    Solarzellen aus dünnen Scheiben kristallinen Siliziums (Halbleiter), können Sonnenstrahlen direkt in Elektrizität umwandeln.

    Was ist eine Solarzelle?

    Eine Solarzelle ist eine sehr dünne Scheibe, hergestellt aus dem Material Silizium und etwa 10 x 10 cm groß. Auf der Vorder- und der Rückseite sind Kontaktbänder befestigt, die den vom Sonnenlicht in der Zelle erzeugten Strom abführen. Das Silizium wird aus Quarzsand gewonnen, den es auf der Erde im Überfluss gibt.

    Wie funktioniert eine Solarzelle?

    Für eine Solarzelle werden zwei unterschiedlich leitende Siliziumschichten aufeinander gebracht. Durch diese beiden Schichten die durch eine Membran getrennt sind, wird Strom erzeugt. Durch ständige Verbesserungen im Material erreicht man heute eine Energieausbeute von ca. 15 Prozent.

    Fossile Energie

     

    Fossile Energie ist der Sammelbegriff für Energierohstoffe, die in der Erde lagern und sich vor vielen Millionen Jahren aus tierischen und pflanzlichen Resten gebildet haben (z.B. Torf, Kohle, Erdöl und Erdgas). Sie kommt nur in begrenzten Mengen vor und kann nicht erneuert werden.

     

    Erdgas ist ein Energieträger aus Gemischen verschiedener Gase, das meist gemeinsam mit Erdöl vorkommt. In erster Linie besteht Erdgas aus Methan (ca. 85%). Erdgas ist der umweltfreundlichste fossile Brennstoff wegen der geringen Schwefeldioxid - und Kohlendioxid-Emissionen bei seiner Verbrennung.

     

    Kohle
    Kohle ist ein wichtiger Energieträger

    besteht hauptsächlich aus Kohlenstoff

    Je nach Art der Kohle liegt dieser Anteil zwischen 40 und 90%.

    Man unterscheidet die etwa 250 Millionen Jahre alte Steinkohle und die etwa 50 Millionen Jahre alte Braunkohle.

     


    Erdöl
    Erdöl ist es eine schwarze, dickflüssige, schmutzige Flüssigkeit, die stinkt und heiß ist. Sie muss erst gereinigt werden, bevor das Rohöl weiterverarbeitet werden kann- zu Heizöl, Benzin, Kerosin und Dieselöl. In diesen verschiedenen Formen deckt es fast die Hälfte unseres gesamten Energiebedarfs. Aber es ist nicht nur Energielieferant, sondern auch Rohstoff für die Herstellung von Medikamenten; Kunststoffen; Kunstfasern, Pflanzenschutzmitteln; Reinigungsmitteln; Kunstdüngern und sogar Nahrungsmitteln. Ohne Erdöl gebe es viele Dinge nicht; die uns in unserem täglichen Leben selbstverständlich geworden sind.



     

     

     

    Circa 80% des Energiebedarfs der Welt werden von 25% der Weltbevölkerung verbraucht.

     

     

    Andererseits entstehen bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern Schadstoffe, die unsere Umwelt und damit unsere Lebensgrundlage gefährden. Das sind vor allem:

    Kohlendioxid (CO2)

    Hauptverursacher des Treibhaus-Effektes.

    In den nächsten 50 Jahren wird sich die Durchschnittstemperatur auf der Welt um 3° erhöhen.

     

    Stickstoffoxide (NOx)

    Hauptverursacher des Waldsterbens und hoher Ozon-Konzentration, Reizstoff für die Atemorgane. Bei Sonnenlicht entsteht aus NO2 OZON = Gift

    Schwefeldioxid (SO2)

    Mitverursacher des Waldsterbens, beeinträchtigt die lebensnotwendige Photosynthese bei den Pflanzen.  Saurer Regen

     


     

     

     

     

    …ist Energie, welche durch elektromagnetische Strahlung transportiert wird. Wenn ein Strahl dieser Energie auf ein Objekt trifft, dann kann sie teilweise oder insgesamt aufgesaugt, und in eine andere Energieform umgewandelt werden.

    Mikrowellenstrahlung (elektromagnetische Strahlung) wenn sie auf Wasser trifft, und in Wärmeenergie umgewandelt wird. Dadurch werden die Nahrungsmittel im Mikrowellenofen aufgeheizt.

    Der Spezialfall, ist die Energie welche im für das menschliche Auge sichtbaren Bereich transportiert wird. Wir messen die Leistung einer Lichtquelle normalerweise anhand der erzeugten Strahlungsenergie, gewichtet mit der Empfindlichkeitskurve des menschlichen Auges, pro Zeiteinheit, also anhand des Lichtstromes.

    Die Strahlungsenergie wird in Joule (j) angegeben.

    Die transportierte Energie hängt von der Wellenlänge und von der Schwingungsausweitung der Strahlung ab. Je kürzer die Wellenlänge und damit je höher die Frequenz (Schwingungszahl), desto mehr Energie kann von einem Strahl transportiert werden.

     


    Eigenschaften der Mikrowelle?

     

    kleine Radiowelle, kleiner als die Ultrakurzwelle.

    Radiowellen (Langwelle – schlechter Empfang aber lange Reichweite, Mittelwelle, Ultrakurzwelle – guter Empfang aber kurze Reichweite) => alte Methode, heute alles digitalisiert und über Satellit

     

    Mikrowelle kleiner als UKW von Länge, aber hohe Frequenz (im GHz Bereich), sehr energiereich – kann daher alles erwärmen

     

    Woher stammt die Mikrowelle im Herd?

     

    erzeugt wird sie vom Magnetron

     

    Wie wirkt sie?

    Mikrowellenherde regen die Moleküle in Nahrungsmitteln zum Schwingen an, wodurch Wärme entsteht. Die Mikrowellen treten bei herkömmlichen Geräten von oben in den Garraum ein, wo eine Verteileinrichtung dafür sorgt, dass sie sich gleichmäßig ausbreiten.

    Man kann bei Mikrowelle nichts verbrennen (Benzpyren entsteht = KREBSERREGEND), da es von innen heraus warm wird!!

     

    Sollte man sie einsetzen?

     

    ganz gesund ist nicht erwärmtes Essen

    man darf nur gewisses Geschirr verwenden

     

    aber weniger Energie

     

    Türverschluss darf nicht kaputt gehen!!!!

     

     

    Hörfunk

    Langwellen LW             140-350 kHz

    Mittelwellen MW           500 – 1600 kHz

    Kurzwellen KW             3,2 – 30 MHz

    Ultrakkurzwellen Ukw   87,5 – 108 MHz

     

    Fernsehen

    Very High Frequencies VHF      47 – 230 MHz

    Ultra High Frequencies UHF      470 – 790 MHz

    Bereich VI                                12 GHz

    (Infrarot, sichtbares Licht, Röntgenstrahlen, radioaktive Strahlung)

     

    Der Niederfrequenzbereich bis etwa 100 kHz entspricht dem Frequenzbereich des Schalls – Elektroakustik, Audiotechnik.

    Radiowellen (140 kHz bis 12 GHz) werden intensiv zur Nachrichtenübertragung genutzt.


    Wasserenergie

     

     

    Aufgrund der Höhenunterschiede zwischen den einzelnen Landflächen und des Meeresspiegels, auf den Kontinenten, entsteht nutzbare potentielle Energie der Wassermenge.

     

    Die potentielle Wasserenergie (E) hängt in erster Linie von der Fallhöhe und der menge des Wassers ab.

    Um die "gespeicherte Energie" zu berechnen, gilt:

     

    E = g x m x h                                              

    Wasserenergie = Erdbeschleunigung * Wassermenge * Höhendifferenz

     

    Mit Hilfe dieser Formel lassen sich mechanische Kraftwerksleistungen theoretisch errechnen und mit elektrischen Kraftwerksleistungen vergleichen, um den Wirkungsgrad der Anlage zu bestimmen.

     

     

    TURBINENARTEN

     

    Die Kaplanturbine

    1912-1918 entstand diese Turbine durch den Österreicher Victor Kaplan. Diese Turbinenart gleicht einer Schiffsschraube. Die Flügel des Turbinenlaufrades sind verstellbar. Dadurch kann die Turbinenleistung an das schwankende Flusswasserangebot angepasst werden.

     

    Die Francisturbine

    Sie wurde 1849 von James B. Francis erfunden. Bei der Francisturbine wird das Wasser durch ein feststehendes Leitrad mit verstellbaren Schaufeln auf die gegenläufig gekrümmten Schaufeln des Laufrades gelenkt.

     

    Peltonrad

    Die Turbinenart für Speicherkraftwerke, wo eine hohe Fallhöhe vorhanden ist.

     

     

    WASSERKRAFTWERKSARTEN

     

     

    Das Laufwasserkraftwerk

    Sie sind durch eine geringe Fallhöhe des Wassers und durch einen stetigen Wasserdurchlauf gekennzeichnet, Kaplanturbinen werden bei diesem Kraftwerkstyp in der Regel eingesetzt.

     

    Das Speicherwasserkraftwerk

    Für die Errichtung dieser Kraftwerksart eignen sich hochgelegene Seen mit einem natürlichen Wasserzulauf und Talsperren unter Einsatz der Francis- oder Pelltonturbine. Die Speicherwasserkraftwerke werden in der Elektrizitätsversorgung vorwiegend zur Spitzenbedarfsdeckung eingesetzt.

     

     

     

     

    1.Windenergie

     

     

    besteht aus Flügeln (Turbine) und dem Generator

    Windkraftwerke sind Anlagen, die elektrische Energie erzeugen. Durch den Wind

    werden die Rotoren (Turbinen), die in den Windkraftanlagen eingebaut sind, zum Drehen

    gebracht, dadurch wird elektrischer Strom in dem dahinter liegenden Generator erzeugt. Windenergie entsteht nicht

    aus Kohle, Gas, Öl oder Kraftwerken, sondern soll den Verbrauch dieser

    Energieträger ersetzen oder senken, um die Vorräte zu schonen und zur

    Entlastung der Umwelt beizutragen.

    Windenergie ist eine erneuerbare Energiequelle. Größter Windpark Österreichs: Parndorf in Burgenland.

    Bisherige Windräder auf der Koralpe scheiterten an den Protesten der Umweltschützer.

     

    2. Techniken

     

    Im Laufe der Zeit haben sich verschiedene Techniken in der Herstellung von

    Windrädern entwickeln können. Es gibt 1. die vertikal laufenden Windräder und

    2. die horizontal laufenden Windräder.

    Die vertikalen Windräder stehen senkrecht zum Wind und sind abhängig von der

    Windrichtung. Die Drehbewegung wird auf Generatoren oder auf Arbeitsmaschinen,

    wie z.B. Pumpen übertragen.

    Dagegen sind die horizontal laufenden Windräder unabhängig von der

    Windrichtung, sie arbeiten auch, wenn der Wind von hinten kommt.

    Eine weitere Technik ist der Darrieus-Rotor. Die Form der Rotorenblätter

    gleichen einem Zwiebelring. Auch dieser Rotor arbeitet unabhängig von der

    Windrichtung. Er kann den Wind auch schon in geringer Höhe auffangen und muss

    deshalb nicht auf einem hohen Mast angebracht werden.

     

    3. Heutiger Stand der Entwicklung

     

    Die erneuerbaren Energiequellen sind theoretisch unerschöpflich. In der Praxis

    kann man nach heutigem Stand der Technik nur einen geringen Teil

    Windkraftanlagen wirtschaftlich nutzen, weil Windenergie nur zeitweilig

    vorhanden ist. Die Nutzung der Energie ist deshalb an teure Techniken

    gebunden. Erforderliche Speicher, die die Energie speichert, müssen noch

    entwickelt werden. Deshalb ist Windenergie nicht geeignet, um ganze Regionen

    zu sichern.

     

    Am 27.11 stand in der Kleinen Zeitung ein Artikel über die Windenergie. Im Lavanttal soll jetzt ein Windkraftwerk errichtet werden. Es würde aber für die Stromkunden zu höheren Preisen kommen. Die Naturschützer und jetzt auch die Kärntner SPÖ ist aber gegen das Windkraftwerk, da es an ökologisch sensiblen Lagen gebaut werden sollte.

     

     

     

     

     

     


    Energie der Nahrung:

     

    1 Kalorie ist 4,18 Joule – eine Kilokalorie ist 4,18 Kilojoule

     

    ð Eiweiße (Proteine) ð Ei, Milchprodukte, Fleisch (Muskel)

     

    ð Kohlenhydrate (Saccheride) ð Pflanzen die unserem Körper viel Zucker spenden, Kartoffel, Reis, u. alle Getreidesorten (Gerichte ð Nudeln und Gebäcke)

    Kohlenhydrate spenden sofort Energie, wird sofort in Zucker umgewandelt und gelangt ins Blut

    = gesund, nicht in zu großen Mengen, sollte man mit Ballaststoffen und Vitaminen essen.

     

    ð Fette (Lipide) ð pflanzliche (Kürbiskern, Sonnenblumen, Nüsse) und tierische Fette, pflanzliche Fette enthalten ungesättigte Fettsäuren (haben zumindest eine oder mehrere Doppelbindungen) ð Körper kann diese besser verwerten und abbauen. Tierisches Fett ð ausschließlich gesättigte Fettsäuren. Jedes Gramm Fett hat doppelt soviel Energie wie Eiweiß oder Kohlenhydrate

     

    ð Ballaststoffe ð Pflanze die nicht Stärkereich sondern Zellulosereich ist. Zellulose kann nicht abgebaut werden, dadurch erhält man keine Energie (Salat, Gemüse, Obst ð enthalten auch Vitamine, frisch oder gedünstet)

    Zellulose ist der Teil der Pflanze, der nicht zerlegt werden kann.

    Ballaststoffe nicht nur in Gemüse und Obst, sondern auch im vollen Getreide (Vollwertkost)

     

     

    ð Mineralstoffe ð anorganische Teil der Nahrung  ð Salz, Kupfer (Spurenelemente), Magnesium, Calcium (für Muskeln, gegen Krämpfe) ð ist nur in frischen Nahrungsmittel vorhanden

     

    Mehl = reine Stärke => Polysaccheride)

    Auszugsmehl (ungesund), weil Vollkornmehl Fett enthält und dieses zu stinken beginnen würde (ranzig)

    Man sollte Korn kaufen und selbst mahlen. Stärke (reiner Zucker)

     

    FIT = Fett in der Trockenmasse (wenn man das Wasser abzieht)

    Topfen ist das gesündeste Milchprodukt – bester Verdauungswert, besten Mineralstoffe, kein Fett

     

    Peristaltik ð Kneten im Magen, das die Nahrung weiter gibt


     

    Wärmeenergie

     

    = Die Summe der Bewegungsenergie aller Moleküle.

    ð keine Bewegung gibt es nicht (Absoluter Nullpunkt)

    ð Je wärmer ein Gegenstand ist größer sein Volumen.

    ð Wärme breitet sich immer aus, von höherer zu niedriger Temperatur

    ð Aus Wärme kann keine Andere Energie mehr entstehen

    ð von niederen zu höheren nur wenn ich neue Energie (Arbeit) verwende

     

    Wärme geht immer von heißer auf kühler.

     

    WÄRMEEINHEITEN

    Mechanische Energie kann durch Reibung in Wärme umgewandelt werden.

    Wärme lässt sich schlecht umwandeln ð Wirkungsgrad

    Wenn Wärme in mechanische Energie umgewandelt wird, wie z. B. in der Verbrennungskraftmaschine, gilt das Gesetz der Energieerhaltung auch. In jeder Maschine geht jedoch ein Teil der Energie in Form von Wärme verloren, da keine Maschine einen Wirkungsgrad von 100 Prozent hat.

    ð Perpetuum mobile (= andauernd oder ewig beweglich) – ein Gerät das sich immer bewegt, (gibt es nicht, weil es bei Energieumwandlung immer einen Verlust gibt)

     

    WÄRMEÜBERTRAGUNG

     

    Die Wärmeübertragung findet durch drei Prozesse statt: Wärmeleitung und –Strahlung, Bewegung von Materie = Konvektion (Wärmeströmung)

    1.       Wärmeleitung erfordert physischen Kontakt (zB Draht) zwischen den Körpern oder Teilen von Körpern, die Wärme austauschen. (Nichtleiter keine Wärmeleitung ð schlechtester ist Vakuum zB Doppelgas zwischen Vakuum, od. Thermosflache) Metall in Flamme – AU!!!

    2.       Strahlung hingegen erfordert keinen Kontakt der Körper, auch nicht die Anwesenheit von Materien zwischen den Körpern. (in Form von Wellen, muss kein Medium vorhanden sein) Sonne

    3.       Konvektion läuft mit Hilfe der Bewegung einer Flüssigkeit oder eines Gases ab, die Kontakt zu Materie mit unterschiedlicher Temperatur haben. Das erwärmte Medium wird weitergegeben. (zB beim Heizkörper ð Gas oder Luftkonvektion ð sind ungesund weil sie die Staubteilchen mitnehmen, Strahlung ist gesünder zB Kachelofen o. Fußbodenheizung ) Wasser in Rohr anheizen – Konvektion


     

     

    Wärmeenergie ist die Bewegung der Moleküle

    Die Wärme bestimmt den Aggregatzustand

     

    Bei Erwärmung:

    Fest ð (Schmelzpunkt)  Flüssig ð (Siedepunkt) Gasförmig

     

    Bei Abkühlung:

    Gasförmig ð (Kondensationspunkt, Kondensieren) ð Flüssig (Gefrier- od. Erstarrungspunkt) ð Fest

     

    Natürlichste Kondensation ð Regen (Wasserdampf kühlt ab)

     

    Direkt von Fest zu Gasförmig übergehen ð Sublimieren (Sublimationspunkt)

     

    Direkt von Gasförmig zu Fest übergehen ð Resublimieren (Resublimationspunkt) ð funktioniert nur bei einfachen Molekülen.

     

                                                   sublimieren

     


                Schmelzpunkt                                      Siedepunkt

    fest                                          flüssig                                     gas

                Erstarrungspunkt                                  Kondensieren

                                                   resublimieren

     

     

    Temperatur – gibt den Zustand der Wärme an

     

    Ist das Maß der Temperatur, wird in Grad Kelvin angegeben (K).

    Zum effektiven Wert gelange ich mit verschiedenen Thermometern, weil Thermometer einen verschiedenen Messbereich haben. Relativ hohen Messbereich hat Quecksilber (HG). siehe S 77

    Bei Hochöfen verwendet man Elektrische Widerstandsthermometer (bis 1000° C) – Widerstand steigt bei höherer Temperatur (Je höher die Temperatur, desto höher der Widerstand)

     

    Auch der Druck beeinflusst den Aggregatszustand

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    durch Veränderung der Druckverhältnisse habe ich verschiedene Aggregatzustände bei den Temperaturen

     

    Resublimieren: muss ein Vakuum erzeugen und die Temperatur erniedrigen

    im Vakuum geht fest direkt in gasförmig über (sublimieren)

    Flüssigkeit zum Sieden: Temperatur erhöhen oder Druck senken

    Sieden => Umgebung wird kühl, zB beim Rückenschwitzen

    Feststoff zum Schmelzen: Temperatur erhöhen oder Druck erhöhen

     

    Tripelpunkt ist der Punkt, wo alle 3 Phasen auf einmal zusammenkommen (flüssig, gasförmig, fest).

     

    Kondensation: entweder Druck erhöhen oder Temperatur herunter drehen.

     

    Linie ist die Sublimationslinie, die alle Sublimationspunkte verbindet

    fest – flüssig = Schmelzkurve

    Siedepunktskurve  flüssig – gasförmig 

     

    Auf der Alm ist der Druck niedriger, und deshalb ist die Siedetemperatur niedriger (99° C)

    Druckkochtopf ð druck wird erhöht, Siedepunkt wird erst mit 140° C erreicht, man kann heißer kochen,

     

    Bei Hochdruck liegt der Schmelzpunkt tiefer (zB –20° C)

    Wenn bei einem Aquarium den Druck absaugt, verdampft das Wasser.

     

    Wenn ich in Wasser Salz hineinstreue (eine Lösung mache), dann kommt es zu einer Vergrößerung der flüssigen Phase. Der Gefrierpunkt wird erniedrig ð Salzstreuen ð Gefrierpunkt liegt bei –30° C.

    Der Siedepunkt erhöht sich ð 130° C. zB beim Nudelkochen, wenn man das Wasser salzt, hört es zu kochen auf und kocht erst wieder bei 120-130° C

     

    Ab der Kritischen Temperatur gibt es keine flüssige Phase mehr, auch wenn man den Druck erhöht

    ð gibt nur mehr Wasserdampf

     

    Es gibt noch einen 4. Aggregatzustand ð Plasma (jedes Molekül ein Ion)ð gibt es nur unter Höchsttemperaturen ð Sonne, aber nicht auf Erde

     

    Der Unterschied der Aggregat zustände ist die Bewegung der Moleküle ð die Moleküle entfernen sich immer mehr von einander  ð es kommt zu einer Volumsvergrößerung

    feste ð sind fest mit einander verbunden

     

    Kondensieren ð hohe Temperatur, hoher Druck (Druck erhöhen) ð gas wird flüssig (Zeichnung roter Pfeil)

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    Was passiert, wenn wir einen Körpter gleichmäßig erwärmen?

     

     

    Jeder Körper benötigt für den Siedevorgang und für den Schmelzvorgang einen gewissen Energiebetrag, deshalb steigt die Temperatur nicht.

    Schmelzwärme/Verdampfungswärme = ist jener Energiebetrag den man benötigt um einen Kilogramm einer bestimmten zu schmelzen bzw. zu verdampfen

     

    Um etwas zu verdampfen muss man Energie zugeben, wenn keine Energie mehr zugeführt wird, aber der Verdampfungsvorgang schon begonnen hat, dann wird die Energie aus der Umgebung entzogen und die Umgebung wird dadurch abgekühlt ð Verdampfungskälte.

     

    Immer wenn etwas vom Gasförmigen in den Flüssigen Zustand übergeht, wird Wärme frei. ð Kondensation

     

    Brennwerttechnik ð Beim Kessel wir der Rauch abgekühlt und die Wärme wird wieder dem Ofen zugeführt, Rauch geht ohne Wasserdampf hinaus. ð Kondensation

    Beim Kondensieren kann man Wärme abgeben und die Umgebung erwärmen, beim Sieden kann man die Umgebung abkühlen. Im Kühlschrank ist der Verdampfer in der Nähe des Kühlfaches. (Kühlmittel verdampft, es wird kühler.)

     

    Kühlschrank ð hinten wird Wärme entwickelt (Kühlschrank neben einer Heizung funktioniert, weil die Wärme immer von höherer zu niedriger Temperatur geht, kann dann keine Wärme abgeben)

    Hinter dem Kühlschrank muss immer ein Schlitz sein, damit Wärme abgegeben werden kann.

     

    Beispiele, dass beim Sieden Wärme benötigt wird:

     

    Schwitzen: gibt Wasser ab ð dieses verdampft (braucht Energie)ð Energie der Umgebung entzogen, daher kühlt der Rücken ab.

     

    In warmer Gegend ð Bier mit nassem Handtuch umwickeln ð dieses verdampft und das Bier kühlt ab.

     

    Kühlfach: Hinten ist Eis ð großes Gefäß mit Kühlflüssigkeit (Frigen, Freon früher hat sie FCKW ð nicht mehr erlaubt)ð Kompressor (Saug- Druckpumpe) zieht Luft ab und Kühlflüssigkeit kann verdampfen ð dadurch wird es kalt.  Luft zieht zur Rückwand ð Wärme wird draußen frei.

    Wenn man Kühlschranktür offen lässt, bleibt die Temperatur im Zimmer immer gleich.

     

    Linde ð Luft verflüssigen durch Sieden (kann sie dann trennen)

     

    umgekehrter Vorgang ist die Wärmepumpe

     

    Wärmepumpe:

    (S 93)

    man braucht ein Warmes Medium ð zB das Grundwasser, kann in kleinsten Schritten abgekühlt werden. Erdwärme aus dem Boden. In einem Meter Tiefe werden Schläuche verlegt, der Erde wird die Temperatur durchs Verdampfen entzogen ð kommt zum Kompressor (Pumpe) ð dann zum Kondensator, dort wird Wärme abgegeben. Der Kondensator befindet sich im Boiler ð Warmwasser, kann geheizt oder geduscht werden.


     

    Vorteil der Wärmepumpe:

    Wärme wird nur transportiert nicht erzeugt. So verpestet man die Luft nicht ð keine Abgase

    ð  Lagerung kostet am meisten und bei Wärmepumpe braucht man kein Lager.

    ð  Wärmepumpe ist viel billiger im Betrieb als alle anderen Heizanlagen

    ð  keine Emissionen

    6  Das Heizsystem Wärmepumpe braucht weder einen Lagerraum für Brennstoff noch einen Kamin.

    6  Die Wärmepumpe kann sogar in einem Fitness- oder Hobbyraum aufgestellt werden, weil sie keine lästigen Gerüche und keine nennenswerten Geräusche verursacht.

    6  Bei speziellen Typen von Wärmepumpen, die direkt im Garten aufgestellt werden, entfällt der Platzbedarf im Haus vollständig.

     

    „Die Energie aus Ihrem Garten“

    Niedrigenergiehäuser: geringe Heizkosten, durch besonders hohe Isolierung

    Passivhäuser: keine Heizung, Solararchitektur – einziger Heizfaktor ist die Sonne, Sonnenstrahlen kommen herein, Wärme wird im Haus behalten. In 10 Jahren wird jedes neue 4. Haus ein Passivhaus sein.

     

     

    Nachteile:

    ð Ist in der Anschaffung teurer, als alle anderen.

     

    Spezielle Wärmepumpe

    Nutzung der Abwärme der Stallluft. ð Die Wärme aus dem Stall kann man mit einer Luftwärmepumpe ins Hausholen

     

    Klimaanlage

    Wo man abwechselnd wärmen wie kühlen kann. Hauptstück ist ein Kompressor

    Spezielle Wärmepumpe, die man umschalten kann.

     

    Die Wärme verändert das Volumen eines Körpers:


    Die Wärme bringt eine Ausdehnung

     

    a.) Die lineare Ausdehnung (S 78)

     

    Eisenstäbe bei 0° C und bei 20° C

     

     

     

     


    lt = lo (1 +  t)

     

    lt = Länger bei einer gewissen Temperatur

    l0 = Anfangslänge

    t = Temperatur

    Alfa ð ist der Ausdehnungsquotient.

    Beim Bauen muss man beim Zusammenstoßen zweier Materialen eine Fuge setzen.

    Bei Brücken Fuge ð im Sommer spürt man diese Fuge nicht, im Winter schon . Auch bei Schienen, man darf sie nicht zu eng setzen sonst biegen sie sich auf.

    Stromleitungen hängen immer wieder durch ðweil sie sonst bei andauernder Kälte reißen würden.

    Bahnschienen – Trennfuge – im Winter Abstände zwischen den Schienen

     

    b.) Kubische Ausdehnung

     

    Vt = V0 (1 + γ t)

     

    γ ð ist drei Alfa, ist die Ausdehnung in alle drei Richtung

    γ = 3

    Muss ein Architekt anwenden, weil sich alle Materialen bei Erwärmung ausdehnen.

    Wenn sich zwei Stoffe miteinander verkleben kommt es bei Erwärmung immer zur Verkrümmung.

    Wird ausgenützt beim Bimetallthermometer. ð Die Temperatur ist um so höher je mehr sich das krümmt.

     

    Wärmeverhalten von Wasser ist eine Ausnahme. ð Anomalie des Wassers

     

    + 4° C hat die größte Dichte und das kleinste Volumen (nicht bei 0° C)

    Eis hat ein größeres Volumen als + 4° C

     

    Wenn man eine Bierflasche ins Tiefkühlfach gibt, springt die Flasche

    Würde es keine Anomalie geben, gebe es uns nicht ðda das Wasser von unten her zufrieren würde, und nicht nur oberhalb frieren, da das schwerste Wasser am Boden ist, dort können die Tiere überleben. Sonst würden Tiere sterben.

     

    Alle Stoffe dehnen sich bei Temperatur Erhöhung außer bei Wasser zwischen 0° C – 4° C


    c.) Wie verhält  sich das Gas bei Wärmeveränderung (ausgelassen)

     

    Boyle-Mariotte Gesetz:

    p x V = konstant

    Diese Beziehung gilt nur wenn die Temperatur auf gleichem Niveau bleibt.

    Erhöhe ich das eine, muss ich das andere erniedrigen ð Wenn ich den Druck erhöhe muss das Volumen verringert werden

     

     

     

     

     

     

     


    Gay-Lussac Gesetz:

    V/t = k

    gilt nur wen der Druck konstant bleibt

    Ändere ich das Volumen muss ich auch die Temperatur verändern ð eine Volumsveränderung bewirkt eine Temperaturveränderung

     

    Universelle Gasgleichung:

     

    p x V = R x T

     

    R = Gaskonstante

    Der Gaszustand hängt von Druck, Volumen und Temperatur

    Wenn ich ein Parameter ändere sind auch die anderen davon betroffen.

     

     

     

    Adiabatische Zustandsänderungen (spezielle Gasveränderung)

     

    Es kommt zu einer Temperaturveränderung, bei jeder Druckveränderung.

    zB bei Luftpumpe ð Luft wird schnell komprimiert (zusammengepresst) ð es kommt gleichzeitig zu einer Erwärmung

    Solche adiabatische Zustandsänderungen finden man auch in den Verbrennungsmotoren (Dieselmotoren)

     

    Bestandteile eines Motors:

    immer ein Zylinder ð ist die Ummantelung (Siehe S 96) ð gibt eine Auf- und Ab-Bewegung von einem Kolben. Ober dem Zylinder ist ein Platz frei ð Hubraum

    1 Zylinder haben die kleinen Motoren ð Moped

    2 Zylinder ð Motorrad

    3 Zylinder ð kl. Autos

    4 Zylinder ð fast alle Autos

    5 Zylinder ð gibt es fast nicht

    6 Zylinder ð gehobene Mittelklasse (BMW, Audi) ð er verteilt die Kraft besser ðruhiger Motor

    12 Zylinder ð im Rennsport (Grand Prix)

    Flugzeugmotoren haben mehr als 12 Zylinder

     

    Hubräume werden in der Summe der Zylinder angegeben ð werden in cm³ oder Liter

    Wärmekraftmaschinen

     

    schlechter Energieverwerter, und niemals kann mehr als 30% genutzt werden.

     

     

    1000 cm³ ð 1 Liter = kleine Autos

    250 cm³ = ¼ l

    Halbliterklasse = 500 Kubik

    Moped darf nur 50 Kubik haben

    meisten Autos 1500 Kubik (1,5 Liter)

    Sportlicheren Wägen 2500 Kubik

     

     

     

     

     

    Stange die mit dem Kolben verbunden ist ð Pleuel, diese Stange führt zur Kurbelwelle.

    Pleuel ist Verbindung zwischen Kolben und Kurbelwelle. Kurbelwelle ist in der Ölwanne.

     

    ð die Auf und Ab-Bewegung wird in eine Rotationsbewegung über geführt.

    ð Diese Rotationsbewegung wird über das Getriebe, Schaltung (Kupplung) zu den Rädern geführt.

     

    Die einzelnen Takte des Motors:

     

    Benzinmotor – Otto-Viertakt

    (Wirkungsgrad: 20-25 %

     

    a.)  Ansaugtakt
    Treibstoff wird angesaugt, indem der Kolben nach unten geht. Treibstoff kommt vom Tank – Vergaser (Vermischt mit Luft) – Ansaugventil offen

    b.)  Verdichtungstakt (Kompression)
    Die Ventile sind zu und der Kolben bewegt sich nach oben

    c.)   Arbeitstakt
    erfolgt ein Zündfunke von der Zündkerze (wird durch die Lichtmaschine gezündet) es kommt zu Explosion, diese treibt den Kolben nach unten.
    Energie wird effektiv verbraucht.

    d.)  Auspufftakt
    Verbrannte Energie wird über das offene Auslassventil in den Auspuff gedrängt.

     

    Die Nockenwelle

    ð verbunden mit Ventilen

    ð öffnet und schließt die Ventile

    ð führt eine Rundbewegung in eine Auf- und Ab-Bewegung

     

    Verbesserungen: 16Vi ð jeder Zylinder hat statt 2, 4 Ventile ð dient zur besseren Steuerung der Benzinzufuhr.

    Bezinluftgemisch wird vorgewärmt und computergesteuert eingeblasen ð Einspritzung (Injektion ð I)

     

    Turbo ð Luft (Abgase)geht nicht sofort in den Auspuff, sondern werden nochmals in den Motor gedrückt

    Abgase gesammelt unter Druck in Motor gepresst

    Pumpe-Düse – wird der Treibstoff zu erst verdichtet und dann eingestäubt.

     

    Erklärung des Leistungsdiagramms (S 96)

     

    Je größer der Arbeitstakt, desto besser ist der Motor.

     

    Motoren:

    Ottomotor

    Dieselmotor

    Zweitaktmotor

    Wankelmotor

    Elektromotor

    Wasserstoffmotor

    Sterling-Motor

    Brennstoffzelle (moderner Akku)

     

    Bestandteile eines Ottomotors:

    Zündkerze, Brennraum, Auslassventil, Einlassventil, Zylinder, Kolben, Pleuelstange, Kurbelwelle, Ölwanne

    Dieselmotor

    Wirkungsgrad 40 %

    stabiler gebaut – schwerer als Ottomotor

    ð ist ein Selbstzünder

    ð höhere Kompression ð hält er nur aus weil der stabiler gebaut ist

    ð weniger Verbrauch ð 1/3 weniger Verbrauch als Ottomotor

    ð Viertakter

    ð Diesel und Heizöl ist dasselbe ð Diesel ist teurer wegen den Steuern.

    ð Diesel friert

    ð besser für lange Strecken

     

    Zweitakter

    ð Otto- oder Dieselmotoren können auch nach Zweitaktprinzip betrieben werden

    ð Jeder zweite Takt ein Arbeitstakt

    ð niedriger Wirkungsgrad als 4takter

    ð einfache Bauweise mit Kanälen

    ð leicht

    ð Umweltschädigende Wirkung ð Verbrennt nicht nur Normalbenzin sondern auch das Öl – 1 zu 50 Gemisch ð jeder 50ste Teil ist Öl ð in 1 Liter sind 0,02 l Öl – Wird wo es nur geht durch Viertakter ersetzt (Motorboot)

    ð deshalb verrußt die Kerze

    ð laut

    ð hat keine Ventile ð Kanäle (siehe Buch S 96)

    ðMotorsäge, Rasenmäher, usw.

     

    Wankelmotor

    ð Dreieckiger Drehkolben

    ð Kompakte Bauweise

    ð Geringes Gewicht

    ð Vibrationsfrei

    ð Geringe Produktionskosten

    ð Geringe Kühlung

    ð Braucht sehr viel

    ð Österreichisches Patent

    ð Mazda

     

    Elektromotor

    ð Maximale Zugkraft

    ð Weder Kupplung noch Schaltgetriebe

    ð Laufruhe – geräuschlos

    ð Schwingungsfreiheit

    ð Hohe Lebensdauer

    ð Fahrleistung und Reichweite beschränkt

    ð hoher Preis

    ð Nachteil: man kann Strom nicht überallhin mitnehmen ð hängt von Batterie ab ð diese beschränkt seine Reichweite

    ð Hybrid Motor ð 2 verschiedene Motoren, (Elektro- und Benzinmotor für Antrieb verwendet).

    Wasserstoffmotor

    ð 2H2 + 02  => H2O

    ð Wasserstoff unbegrenzt vorhanden, muss aber erzeugt werden – Bei Erzeugung braucht man Strom (mit Hilfe der Elektrolyse) – noch nicht durchgesetzt

    ð Bei Verbrennung: Wasserdampf

    ð Wasserstoff sehr explosiv

     

    Sterling Motor

    ð Heißluftmotor

    ð Geräuscharm, kraftstoffgleichgültig, langlebig

    ð zu träge

    ð hoher Preis

    ð Muss Abwärme irgendwo her bekommen (von anderen Industrievorgängen)

    ð kann Strom erzeugen

    ð Wenn Wärme und Strom gleichzeitig erzeugt wird ð Blockheizkraftwerk (wird nicht in Autos verwendet)

     

    Brennstoffzelle

    ð sauber, leise, vibrationsfrei

    ð Mechanisch einfach, verschleißfrei

    ð Methanol (CH3OH) wird zerlegt ð Wasserstoff umgewandelt ð mit dem Sauerstoff der Luft wird Storm erzeugt ð dieser wird in einen Elektromotor verwendet.

    ð hoher Wirkungsgrad

    ð lange Lebensdauer

     

    Brennstoffzellen sind elektrochemische Systeme, die die chemische Energie von Oxidationsprozessen direkt in elektrische Energie umsetzen. Das Funktionsprinzip ist ähnlich dem von Primärbatterien, mit dem Unterschied, dass die Energie nicht in den Elektroden gespeichert ist, sondern in einem externen Tank gelagert ist. Die Brennstoffzellen-Technologie wurde bereits vor mehr als 100 Jahren - vor allem für Anwendungen in der Weltraumtechnologie - erfunden. Die Anwendungsgebiete heutzutage sind in Kraft-Wärme-Kopplungssystemen (KWK) für die Bereitstellung von elektrischer und thermischer Energie und als Stromquelle für elektrische Fahrzeuge. Zum Unterschied zu batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen haben brennstoffzellenbetriebene Fahrzeuge den Vorteil, vergleichbare Leistungsdichten und Reichweiten! mit konventionellen Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor aufzuweisen. Darüber hinaus haben Fortschritte in den Materialwissenschaften in den letzten Jahrzehnten der Brennstoffzellentechnologie zum Durchbruch verholfen.

    Es gibt Modelle, wo Wasserstoff im Auto erzeugt wird, beim fahren. Nicht so gefährlich.

     

    Treibhauseffekt

    im Auspuffgas ist Kohlendioxid ð es entsteht immer Kohlendioxid, kann von Pflanzen nicht mehr umgewandelt werden, steigt auf und lagert sich in der Erdatmosphäre ab ð umgibt die Erde wie eine Glashaut ð Treibhauseffekt, global warming,

    Es wird ein Klimakollaps befürchtet ð Durchschnittstemperatur der Erde steigt dramatisch an

    ð Pole schmelzen

    ð Meeresspiegel steigt um 1 m ð alle Küstenstädte unbewohnbar

    ð 2/3 d. Weltbevölkerung liegt am Meer

    ð Koralleninseln sehr betroffen

    Folge ð kommt zur Welt größten Völkerwanderung ð Kriege

    ð alle Gletscher werden locker ð Verschüttet von Murren

    ð im Tal sterben alle Fichten aus ð nur mehr Palmen

    ð Verwüstung, Versteppung

    ð könnten Verglühen

     

    Klimaschwankungen sind anthropogen (vom Menschen verursacht)

     

    In den letzten 20 Jahren waren die 13. heißesten Sommer seit es Klimaaufzeichnungen gibt.

     

    Vorschläge zur Kohlendioxidreduktion:

    ð statt Autos

                ð öffentliche Verkehrsmittel in Städten ð Graz alle Busse elektrisch , Wien U-Bahn

    ð bessere Heizsystem, bessere Isolierung der Häuser

    ð Gesetzliche Bestimmung weltweit: fossile Energie ist wo es nur geht durch erneuerbare Energie zu ersetzen.

    ð zur Erzeugung von Strom nicht kalorische Kraftwerke sonder Windturbine.

     

    Umweltschutz ist jedermanns Sache!!!!!!!

     

     

    Meteorologie (Wetterkunde)

     

    Teilgebiet der Geophysik; Wissenschaft von den Vorgängen in der Lufthülle der Erde (Erdatmosphäre)

     

    Wetter: Momentane, oft rasch wechselnder Zustand der Lufthülle

     

    Großwetterlage: Wetter in einem größeren Gebiet z.B. Europa

     

    Witterung:  Wetterablauf über mehrere Tage

     

    Klima: Ablauf des Wetters im Zeitraum von Jahren

     

    Das Wetter wird beeinflusst durch Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, Wind und Niederschlag bestimmt.

     

    Geräte der Wetterstation

     

  • Barometer messen den Druck von Luft und auch die Höhe (Altimeter). Über die Anzeige des Luftdrucks auch zur Vorhersage des Wetters verwendet.
  • Thermometer messen die Temperatur.
  • Hygrometer messen die Luftfeuchtigkeit (siehe auch Coulometrischer Feuchtesensor).
  • Anemometer messen die Windgeschwindigkeit. (mit Schaufeln)
  • Lysimeter messen die Versickerungs-Verdunstungs-Verhältnis-->Evapotranspiration.
  • Netradiometer (auch Netto Radiometer) zur Messung der Globalstrahlung (Meteorologie Gesamtstrahlungbilanz)
  • Pyranometer Globalstrahlungsensor (Meteorologie) – Sonnenstrahlung
  • Albedometer Strahlungsbilanzsensor (Meteorologie)
  • Windsack zeigt die Windrichtung und eine Näherung für die Windstärke an
  • Windrichtungsgeber auch der Wetterhahn zeigt die Windrichtung an
  • Cyanometer gibt die Farbintensität der blauen Himmelsfarbe an, als Maß für die Menge an Wasser welches sich in der Atmosphäre befindet
  • Pyranometer

     

    Altimeter

     

    Barometer

     

    Anemometer

     
                                        

     

     

     

     

    Luftfeuchtigkeit:

    Absolute Luftfeuchtigkeit gibt den tatsächlichen Wasserdampfgehalt in g/m3 an.

    Die relative Luftfeuchtigkeit gibt den Wasserdampfgehalt in Prozent der Sättigungsmenge an. Sättigungsmenge ist temperaturabhängig. Kühlt man Luft ab, so sinkt die Sättigungsmenge, die relative Luftfeuchtigkeit steigt. Die Temperatur bei der Sättigung eintritt heißt Taupunkt. Messgeräte für die Luftfeuchtigkeit heißen Hygrometer.

    Die Kondensation des Wasserdampfes führt zu: Nebel, Wolken, Tau, Reif, Regen, Schnee, Graupeln, Hagel.

    Wenn Luft abkühlt, ist Sättigung überschritten und es kommt zur Flüssigkeitsbildung.

     


    Ausschlaggebend für unser Wetter ist der Wasserdampfgehalt der Luft:

     

    Klima ist eine Folge des Wasserdampfgehaltes

    ð wird absolut gemessen ð Absolute Luftfeuchtigkeit ðMasse des Wassers in Gramm pro 1 m³ Luft

    ð nur wissenschaftlich

    ð relative Luftfeuchtigkeit ðVergleich der absoluten zur maximalen Luftfeuchtigkeit

    ð 70-80 % im Sommer (bei uns)

    ð im Winter weniger weil Luftfeuchtigkeit gefroren am Boden liegt

    ð die Wäsche hat im Winter eine kürzere Trocknungszeit

    ð der Rohbau soll einen Winter austrocknen

    ð wird mit Haarhygrometer gemessen

    ð Wetterstation besteht aus Druckmesser, Temperaturmesser und Feuchtigkeitsmesser

     

    Wasserdampfgehalt der Luft ist eine Folge der Temperatur

     

    ð heiße Luft verträgt mehr Wasserdampf als kalte Luft (S 101 – Sättigungskurve)

    ð am Boden ist Luft heiß – mehr Wasserdampf

    ð wenn es kälter wird das Wasser kondensieren ð wird in einem Nebel zusammenbleiben – Wolken

    ð wenn noch kühler ð regnet es

    ð Bei der Kondensation 0° C dann = Schnee

    ð Graupeln (Mischung aus Schnee und Regen)

    ð Hagel ð wenn Luft sehr schnell aufsteigt und ganz ins kühle kommt ð kristallisiert sich ð  Wasser kommt als Eis herunter

    ð Tau ð wenn Boden kühler ist als die Luft  ð in der Früh

    ð Reif ð Boden ist kühler als Luft  (muss Minusgrade haben)ð bei ca. 0,3° C

     

    Wetterkarte

     

    ð hat Linien und Kreise

    ð Punkte gleichen Drucks sind mit Kreisen verbunden ð Isobaren

    ð  Punkte mit niedrigen Druck ergeben ein Tief

    ð  Punkte mit hohen Druck ergeben ein Hoch

    ð Die Luft von einem Hochdruck fließt zu einem Tiefdruck

    ð Hochdruck verteilt Luft

    ð Tiefdruck bringt meistens schlechtes Wetter, weil Wasserdampf mitgeführt wird

    ð Warmluft ð Halbkreise

    ð Kaltluft hat Zacken

     

    Unser Wetter ist vom Atlantik bestimmt. Großflächige Tief- und Hochdruckgebiete (Azorenhoch bzw. Azorentief)

     

    Windð Druckausgleich der Atmosphäre

    ð starker Wind ð bei hohen Druckunterschied


    Luftwirbeln = Zyklone.

    Die Zyklone (= einströmende Luft) auf der nördlichen dem Uhrzeigersinn entgegengesetzt, auf der südlichen im Uhrzeigersinn - Antizyklone (= ausströmende Luft) umgekehrt

     

    Zyklone und Antizyklone zeigen eine entgegengesetzte Bewegung auf der nördlichen und südlichen Halbkugel

     

    Luftströmungen die zum Druckausgleich führen sind Winde.

     

    Windsystem ð Monsun und Passat

     

    Monsun ð Äquator ð Regenwind ð wechselt halbjährlich seine Richtung daher sind die Länder am Äquator halbseitig immer verregnet ð haben eine Sonnen und Regenseite

    hartnäckige Tiefdruckgebiete am Äquator

     

    Passat ist nördlich oder südlicher (nicht genau am Äquator) – Druckausgleich zw. Meer und Land

     

     

    Die Wetterfronten

     

    Warmluft ð Dauerbewölkung ð Zustand hält lang an

    Kaltluft ð Vorhersage schlecht ð kommt häufig zu Veränderungen

    Zusammenschluss beider Fronten ð Okklusion

     

    Wettervorhersage

     

    Wetter von heute genau vorhersagen

     

    Ozonproblematik

     

    ð die schützende Ozonschicht (S101) wird von Jahr zu Jahr durch unsere Treibgase ausgedünnt.

    ð Hauptverursacher FCKW (Flurchlorkohlenwasserstoffe)

    ð steigen innerhalb von 20 Jahren hoch, wenn wir jetzt mit FCKWs aufhören, dauert die Ozonproblematik noch 20 Jahre

    ð große Ozonlöcher

    ð die UV anteile werden normalerweise zurückgehalten, aber beim Loch können sie durchdringen.

     

    Folgen

    ð besonders arg ist es an den Polen ð durch die Rotation ð Corioliskräfte (Luftmassen trieften ab)

    ð am Südpol wohnen die Chilenen, Argentinier und Australier

    ð ansteigen von Hautkrebs und Erblindung

     

    Zukunft

    ð FCKW sind weltweit verboten und ersetzt worden

    ð wo sich noch FCKW befindet, muss sonder entsorgt werden.

    ðes dauert 20 Jahre bis Luftmoleküle oben sind.

     

     

    ð Wetterkunde

                ð Beschreibt den Ablauf mehrerer Tage

                ð wenn man das Wetter über einen längeren Zeitraum betrachtet ð spricht man von Klima

     

    Wetter spielt sich in der Atmosphäre ab.

    ð besteht aus 78,09 % Stickstoff, 20,95 % Sauerstoff, 0,93 Argon, 0,03 % CO2,

    ð Stickstoff ist für uns Menschen sinnlos, ist der Atmosphäre übergeblieben,

    ð nimmt an keiner Reaktion teil, weil 3fach mit sich selbst gebunden ist.

     

    Schichten der Atmosphäre (S 100)

    Troposphäre: Schicht wo wir Lebewesen leben

    Stratosphäre:

    Mesosphäre: bis zu - 80° C, ab der Mesosphäre nimmt die Temperatur drastisch zu.

    Thermosphäre: bis zu 2500° C

    Ionosphäre: in 60 km Höhe, Moleküle nur mehr als Ionen vorhanden

    Exosphäre: (aus) hier gibt es keine Luftmoleküle

    Magnetosphäre: ganz leichter Zug zur Erde

     

     


    Magnetismus

     

    Vorraussetzung für Elektrizität, weil jeder stromdurchflossene Leiter ein Magnetfeld aufbaut. Wir werden in der Elektrizität immer wieder magnetische Erscheinungen zu beschreiben haben.

     

    Magnetarten:

     

    a)    natürliche Magnete: Magnetit: Fe3O4  - Eisenherz, höchster Eisengehalt, ist von Natur aus magnetisch.

    b)    künstliche Magnete: Stabmagnet, Hufeisenmagnet, Ringmagnet
    Magnetfeld kann ich mit magnetischen Feldlinien sichtbar machen. Liniendichte gibt Stärke des Magnetfelds an.
    Magnete ziehen Eisen und ähnliche Stoffe an. Diese Stoffe heißen Ferromagnetische Stoffe.

    Magnetische Influenz: Bestreichen eines Stoffes mit einem Magnete, sie werden dann selbst magnetisch

    a.    Temporärer Magnetismus: nur eine Zeitlang vorhanden

    b.    Permanenter Magnetismus: Zustand bleibt länger erhalten (z.B. Stahl).
    Entmagnetisieren durch einen Schlag oder Erhitzen.

    c)    Elektromagnet: um einen Eisenkern aufgewickelten Draht = Spule
    Ist in sehr vielen Geräten eingebaut (Elektromotor)
    Magnetfeld kann ich regulieren durch Strom ein- und ausschalten (z.B. Kran auf Schrottplatz)

     

    Wie kommt die magnetische Wirkung zustande?

     

    Die Erklärung liegt im atomaren Bereich. Ich kann jeden Magneten unendlich zerkleinern, bis ich einen Elementarmagneten erhalte. Der zeigt uns dann eine spezielle Eigenschaft: Sie haben Elektronen mit parallelem Spin

     

    Weißsche Bezirke findet man in Elementarmagneten und sind Flächen mit gleichgerichtetem (= parallelen) Spin

    Spin ist Drehrichtung der Elektronen um die eigene Achse

     

     

     

     


    Geomagnetismus – Magnetismus der Erde

     

    Deklination: Winkel, den der Kompass zwischen geografischen und magnetischen Pol bildet.

     

     

     

    Magnetische Inklination: Winkel von der Erdoberfläche zu den magnetischen Feldlinien der Erde

     

    Inklinationsnadel

     


    Elektrostatik

     

    ð Strom der vorhanden ist, aber nicht fließt

    ð Spannung wird aufgebaut, Spannung bleibt erhalten

    ð fließt nicht ab ð kommt zu einer plötzlichen Entladung

     

    ð entsteht wenn die Moleküle der Bestandteile eines Körpers getrennt werden

    ð dann gibt es einen Plusteil (positive Elektrizität) und einen Minusteil (negative Elektrizität)

    ð Wie viel positive und negative Elektrizität vorhanden ist ð elektrische Verteilung ð elektrische Influenz (Buch S 136)

    ð ist alltäglich

    ð zB durch die Haare fahren, Gummireifen am Asphalt, Kunststoff auf der Haut tragen,

    ð künstlich kann man des durch die so genannte Influenzmaschine erzeugen

     

    zB Glasstab über Seide – Glasstab wird +; Seide wird –

    zB Gummi auf Leder – Gummi wird - ; Leder wird +

     

    Ladung allgemein geht auf Ladung eines Elektrons zurück

    Ladung eines Elektrons ist Elementarladung

     

    Coulomb’sche Gesetz

    ð wie groß die Kraft zwischen den Ladungen ist

     

    F = d x Q1x Q2/r²

     

    d ð beschreibt das Material wo sich die Ladungen befinden, für jedes Material gibt es einen Wert ð nennt man Konstante ð Elektrizitätskonstante

    ð hohe Elektrizitätskonstante hat Eisen

     

    Q1 ð ist die Ladungsmenge + Bereich

    Q2 ð ist eine Ladungsmenge

     

    ð wenn beide Ladungen + Ladungen sind geht die Kraft auseinander

    ð bei + und – ist eine anziehende Kraft

     

    ð Q1 x Q2

    ð je mehr Ladungsträger umso stärker ist die Gesamtkraft

    ð Kräfte mit Elektroskop nachweisen (Strom schauen)

    ð 2 Metallblättchen die immer weiter auseinander gehen je mehr Ladungen sind

    r ð ist der Abstand der Ladungen

    ð je weiter die Ladungen auseinander sind umso geringer wird die Kraft

    ð mit dem Abstand der Ladungen nimmt die Kraft exponentiell ab

     

    Kondenstoren wird die Ladung ausgenützt

    speziell in Plattenkondenstoren


    Geräte, die Ladungen erzeugen:

    1.                    Influenzmaschine: erzeugt bis zu einige 100 000 Volt, besteht aus 2 entgegen gesetzten, rotierenden Scheiben, an denen durch Staniolstreifen die Ladungen abgestreift werden.

    2.                    Der Bandgenerator: eine durch Elektrizität bewegte Erregerwalze bewegt ein Endlosband (Gummiband), von dem die Elektronen mittels eines Kamms abgesaugt werden. Die Ladungen werden in das Innere der Kugel transportiert und wandern in Folge elektrischer Abstoßungskräfte an die Oberfläche. Nähert man ein anderes Metall, erfolgt eine Spitzenentladung. (auf diesem Prinzip beruht auch der Faradaykäfig – Blitzableiter)

    3.                    Plattenkondensator: wird aus 2 Platten gebildet, eine Platte ist mit der Erde verbunden, auf die nicht geerdete Platte führt man Strom zu, die wird positiv geladen, und auf der zweiten Platte bleibt Minusladung über.
    (Gleichnamige Ladungen entfernen sich so weit wie möglich).
    Die Ladungen sind proportional der erzeugten Spannung – Q = c u (c = Kapazität)          
    c = Q/u         in Farad gemessen = 1c/1V= F
    Farad ist die Einheit der Kapazität, bei der Spannung von einem Volt und der Ladungsmenge 1 Colomb wird ein Farad gespeichert.
    Kapazität eines Plattenkondensators kann erhöht werden, indem man zwischen die 2 Platten bestimmte Materialien einfügt - DIELEKTRIKUM

     


    Elektrizität ( = Elektrodynamik)

     

    Elektrizität ist wie Wasser in einem Schlauch

     

    Wasser kann fließen, wenn eine Verbindung von Ort A zu Ort B gegeben ist!

    ð Wasser kann nur fließen wenn in einem der beiden Gefäße mehr Wasser ist

     

    ð mehr Wasser bedeutet, mehr Elektronen

    ð ist Elektronenüberschuss od. Differenz

    ð nennt man Spannung – e - - Potenzialdifferenz

    ð Auf einem der beiden Leiter(Elektroden) befinden sich mehr Elektronen ð Differenz ð Strom kann fließen

    ð Spannung ist die Voraussetzung für Stromfluss

    ð Spannung entspricht der Stromquelle

    ð Volt ist die Einheit der Spannung

    ð Spannung ist der Beginn des Stroms

    ð Wie viel Strom wirklich fließt wird durch die Stromstärke angegeben ð Einheit ist Ampere

    ð Ampere ist eine große Einheit ð kommen kleine Werte heraus

    ð Strom im ganzen Haushalt 14 Ampere

    ð Elektrischer Leiter

    Minuspol (Kathode)

    Pluspol (Anode)

     

     

     

     

    ð Bei dickeren Kabel kann in der Zeiteinheit mehr Strom durchfließen

    ð in dicken Leitern wird der Strom nicht behindert

    ð Widerstand wird mit Ohm gemessen

    ð Dicke Leiter haben weniger Widerstand

    ð Schalter ist eine Sperre/Trennung der Leiter – Unterbrechung des Stromflusses

     

    Spannung = U - Volt

    Stromstärke = I - Ampere

    Widerstand = R - Ohm

     

    ð Strom hängt ab von der Stromquelle (wie Stark die Stromquelle ist ð Spannung), Stromstärke (Wie viel Elektronen durchsausen) und Widerstand (Wie der Elektronenfluss behindert wird) ð Material, Temperatur


    Schaltplan

    Amperemeter

    misst Widerst.

     

     

     

     

     

     


     

     

     

    Die Spannungsquelle heißt dass auf einem Leiter mehr Elektronen sind

    Mit Voltmeter kann man die Spannung messen ð ist der Spannungsquelle parallel gestaltet

    (ein Kästchen mit zwei Leitungsonden)

    ð muss die Höhe der Elektronen messen

    ð durch einen Voltmeter darf kein Strom ð muss hohen Widerstand haben

    ð Viereck ist allgemeines Zeichen für einen Widerstand

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    ð Amperemeter

    ð Gerät zum Messen der Stromstärke

    ð Serien Schaltung

    ð muss in Serie geschalten werden

    ð der Strom muss durch

    ð muss geringen Widerstand haben

    ð Strom nimmt immer den leichtesten Weg

     

    Drei Stromquellen in Serie? (siehe Buch S 149)

     

    Spannung wird erhöht

    ð bei 3 - 1,5 Volt - Batterien, beträt die Spannung dann 4,5 V

    ð geht bei Plus hinein, und bei minus hinaus


    Wenn ich 3 Batterien parallel schalte

    ð Plus mit Plus

    ð Minus mit Minus verknüpft

    ð die Stromstärke verdreifacht sich

     

     

    Schaltplan der Haushaltsgeräte

    ð sind parallel geschalten

    ð seriell heißt hinter einander geschalten ð wenn ein Gerät ausfällt ð würde kein Gerät mehr gehen

    ð Bei jedem Gerät sinkt die Stromstärke, weil der jedes Gerät dem Strom einen Widerstande stellt

    ð Stromstärke sinkt durch steigenden Widerstand

     

    Ohm’sche Gesetz

    ð wie viel Stromstärke verloren geht

    ð wichtigstes Gesetz in der Elektrizität

    bei Stromstärkenerhöhung wird sich auch die Spannung erhöhen.

    Bei gleich bleibendem Widerstand wird sich bei Spannungserhöhung sich auch eine höhere Stromstärke einstellen.

     

    U = R x I (Spannung

    I = U/R (Stromstärke)

    R = U/I (Widerstand)

     

    Werte erfährt man durch Messen ð Amperemeter, Ohmmeter oder Voltmeter

     

    Rechnung:

    Glühbirne hat 0,2 Ampere und 75 Volt! Widerstand?

     

    R = 75/0,2

    R = 375 Ohm


     

    Beispiel 2: 

     

    Formularbeginn

    Welche Schalter müssen geschlossen werden, damit Lampe 2 leuchtet?

    Ist dies eine Serienschaltung oder eine Parallelschaltung?

    Sind beide Schalter geschlossen zeigen die beiden Amperemeter
    1) gleich viel an 2) C mehr als D, 3) D mehr als C 4) Null an

    Formularende

     

    Beispiel 3:
    (zwei gleiche Lampen)

    Formularbeginn

    Welche Schalter müssen geschlossen werden, damit beide Lampen leuchten?

    Welche(n) Schalter muss man schließen, damit Lampe 1 leuchtet?

    Ist dies eine Serienschaltung oder eine Parallelschaltung?

    Sind alle Schalter geschlossen, dann ist die Stromstärke die das Amperemeter c anzeigt 
    1) genauso groß wie die Anzeige des Amperemeters e
    2) nur halb so groß wie die Stromstärke die das Amperemeter e anzeigt
    3) Null

     

     

     

    Stromrichtung

    ð Anionen (- Ionen) und Kationen (+ Ionen)

    ð Anionen wandern zum Pluspol ð Anode

    ð Kationen wandern zum Minuspol ð Katode

    ð Strom kommt von der Katode

    ð in vielen Büchern wird die Stromrichtung vom Plus zum Minuspol angegeben ð ist technische Stromrichtung (Anode zur Katode)

    ð wenn man etwas installiert wird immer vom Pluspol ausgegangen ð Strom ist solange ungefährlich bis der Minuspol angeschlossen wird

     

    Gleichstrom

    ð Strom fließt immer in der gleichen Richtung

    ð Batteriestrom

     

    Wechselstrom

    ð wird immer gewechselt

    ð 50 Mal in der Minute

    ð hat 50 Hertz

     

    Widerstand der Leiter

     

    R = ρ x l/A               (ρ = rho)

     

    Widerstand hängt vom spezifischen Widerstand (ρ), von der Länge eines Leiters (l) und vom Querschnitt (A).

    (je länger der Leiter, desto größer der Widerstand)

    Lange Leitungen – mehr Verbrauch

    Widerstand verringert sich, wenn man den Querschnitt des Leiters vergrößert.

     

    spezifischer Widerstand: Vergleich der Materialien - kleinsten spezifischen Widerstand hat Silber, zweitkleinsten hat Kupfer – der wird am meisten verwendet.

     

    Einheit des Widerstandes = Ohm Ω

     

    Einheit des spezifischen Widerstand: mΩ – Meter mal Ohm

     

    Alle Faktoren sind noch von der Temperatur abhängig.

     

    Metallische Leiter: Erwärmung – Widerstand wird größer; je kühler, desto mehr geht durch. Ab einer gewissen Abkühlung gibt es keinen Widerstand mehr - Supraleiter

    Mit viel Strom kann man hohe magnetische Wirkung erreichen – deshalb Supraleiter in starken Magneten.

     

    Nichtmetalle: z.B. Elektrolyte – je wärmer, desto mehr leiten sie.

     

    Halbleiter: Ausnahme, extra zu behandeln.

    z.B. Selen – Widerstand hört auf, wenn Selen beleuchtet wird. (Lichtschranken, Solarzellen)


     

    Leitertypen

    ð Metall oder Metalllegierung ist häufigster Leiter

                ð leiten den Strom je nach dem wie gut ihr Leitwert ist ð G

                ð G = 1/R

                ð hoher Leitwert bedeutet geringer Widerstand

                ð Silber hat den besten Leitwert ð ist zu teuer

                ð Kupfer ist der 2. beste

    ð Halbleiter

                ð Selen, Germanium, Silizium

                ð Leiten Strom nur unter gewissen Bedingungen

    ð Leiter aus Nichtmetallen

                ð Kohlstoff leitet Strom nur in einer Richtung

    ð Elektrolyt

                ð Strom wird über Ionen geleitet (Flüssigkeit mit Ionen versetzt ð Lauge, starkes

    Mineralwasser)

    ð Nichtleiter (Isolatoren)

                ð Leiten des Strom nicht

    ð Kunststoff, Gummi, trockenes Holz, Porzellan

     

     

    ð früher 220 Volt ð seit Eu überall 230 Volt

    ð in Amerika 180 Volt

    ð Drehstrom (Starkstrom)– muss in jedem Haus vorhanden sein, hat 400 Volt und hatte vor der Eu 380 Volt

    ð Haushaltsstrom 230 Volt

    ðSchwachstrom (Klingel) 12 Volt

     

    ð normaler Strom ist Elektrodynamik

     

     

     

    Stromerzeugung

     

    a)    Erzeugung von Gleichstrom:

    1.    Batterie: Vorbild aller Batterien – Volta Element

    Kupferblech und Zinkblech

    je edler das Metal ist, umso schwerer werden Elektronen abgegeben, edlere Metal ergibt immer Pluspol. Unedleres Metall ist Minuspol.

     

    Spannungsreihe: sagt mir, was edel ist, und was nicht.

     
     


    2 verschieden Materialien tauchen in eine Elektrolytlösung -

    Unsere Batterien: Gehäuse + Pol, Innere – Pol


    2.    Akku Ladevorgang: Strom in ganz kleinen Dosen in verkehrter Richtung fließen lassen – auch ein Transformator drinnen

    3.       Brennstoffzelle (bereits besprochen)

     

     

     

    Erzeugung des Stromes im Kraftwerk

     

    1.   Wasserkraftwerke

    a.    Laufwasserkraftwerke: (Fluss) – Kaplanturbine

    b.    Speicherkraftwerke: (Stausee) – Peltonturbine, Strom dann im Tal erzeugt.

    c.    Pumpspeicherkraftwerke: klug gebaut

    d.    Gezeitenkraftwerke

    e.    Wellenkraftwerke

    2.   Wärmekraftwerke

    a.    Atomkraftwerk

    b.    Dieselkraftwerk

    c.    Erdgas

     

    Wasserkraft:

    1.        keine Schadstoffe

    2.        erneuerbare Energie

    3.        hoher Wirkungsgrad – 87 %

     

     

    Turbinen in den Wasserwerken

     

    Peltonturbine – tangential

    Francisturbine – radial

    Kaplanturbine – axial

     

    Einsatz hängt ab von Durchflussmenge und Höhendifferenz

     

    Turbine treibt Generator an, ein paar Tonnen schwer und übermannshoch.

    Generator erzeugt Strom. Strom entsteht, wenn sich 2 Magnetfelder gegeneinander bewegen = Induktion (Strom im Kraftwerk ist Induktionsstrom).

    Magnetfelder entstehen durch Elektromagnete: außen einen feststehenden, innen ein sich drehendes = Innenpolmaschine

     

    3 vollständige Spulen – 3-Phasen-Wechselspannung


     

    Neben jedem Kraftwerk ist ein Umspannwerk – Strom in hohe Spannung transformieren – Transformator = Umwandler

     

    380.000 Volt können entstehen

     

    Wir werden mit 400 Volt versorgt.

     

    Ein Transformator besteht aus einem Eisenkern und 2 Spulen.

     

    Die einzelnen Kraftwerktypen:

     

    1) Laufkraftwerk (= Flusskraftwerk) Kaplanturbine, kleine Staumauer. Turbine ist entweder waagrecht oder senkrecht drinnen.

     

    2) Speicherkraftwerk

    Beispiel Koralm Stausee:

    Schüttdamm (mit Asphaltschicht), in Schüttdamm sind Kontrollgänge und eine Schiebekammer – dann Druckrohrleitung ins Tal bis zum Kraftwerk. Im Kraftwerk sind 3 Peltonturbinen mit denen Strom erzeugt wird

    Strom ist nicht speicherbar – und auf Befehl Strom erzeugen kann man nur bei einem Speicherkraftwerk, Stausee entspricht „gespeicherten Strom“

    es wird mit der potentiellen Energie gearbeitet

     

    3) Pumpspeicherkraft (Verbesserung von Speicherkraftwerk)

    Man braucht 2 Stauseen, einen oberen und einen unteren, dazwischen ist das Kraftwerk. Bei Tag wird normal Strom erzeugt, Wasser von oberen in den unteren Stausee, in der Nacht ist ein Überschuss, deshalb schließt man einen Elektromotor an und pumpt das Wasser wieder zurück in den oberen Stausee.

    z.B. eines in Pörtschach

     

    Wasserkraftwerke wandeln 100 % Energie in 80 % Strom um.

     

    Im Winter muss man zu den Wasserkraftwerken auch Wärmekraftwerke dazuschalten, wegen der Versorgungssicherheit.

     

    4) Kalorisches Kraftwerk

    das einzige was raucht ist der Kühler

     

    Wärmekraftwerk

    Zentrale = Kesselhaus (Feuerstelle) – mit Gas, Öl, Kohle, Biomasse

    Durch Erwärmung wird Wasser zu Dampf – es kommt zu einem energiereichen Dampf (thermischen Dampf) – überspannter Dampf kann in Turbine expandieren (Energie abgeben) – Bewegungsenergie erzeugen (mechanische Energie der Turbine) – danach wird Dampf abgekühlt (im Kühlturm) – kondensieren, es entsteht wieder Wasser

     

    jedes Kalorische Kraftwerk ist an einem Fluss – für Kühlkreislauf

     

    auch eine Möglichkeit im Kessel ist Atomenergie – Atomkraftwerk gleich gebaut, nur Erwärmung kommt aus der Kettenreaktion vom Uran

     

    aber es werden sehr viele Emission erzeugt – viele Verfahren: Abgasfilterung, Entschwefelung, Filter aus Kalkstaub (umgewandelt in Gips)

     

    aus 100 % Energie bekommt man nur 33,8 % raus.

    am meisten Energie geht verloren, wo die erzeugte Wärme abgekühlt wird.

     

    Kraft-Wärme-Kopplung

     

    z.B. Frantschach: Abwärme wird weitergeliefert, sie kommt in ein Fernwärmenetz

    funktioniert mit einem Wärmetauscher

     

    Fernwärme ist etwas Gutes und Ökologisches

    Beste Fernwärmekessel in Europa baut Kohlbach in Wolfsberg

     

     

    Atomkraftwerk

     

    spezielles Wärmekraftwerk

    Energie zur Wassererwärmung stammt aus der Kernspaltung.

     

    Kernspaltung: Material Uran, bestimmtes Isotop – U 92/235

    Dieses Uran wird mit Neutronen beschossen – Kernspaltung, es entstehen 2 neue Kerne (Kryptum, Barium) – haben gleich viele Bestandteile wie vorher, aber Masse ist weniger geworden – Massendefekt – aber in Form von Energie weitervorhanden

    und spalten sich immer weiter

    Im Reaktor findet Kettenreaktion statt – ungeordnete Reaktion ist eine Atombombe

    Regelung dieser Kettenreaktion: Regelstäbe (Cadmium od. Graphit), werden zwischen Uranstäbe hinein geschoben und fangen Neutronen auf = Kettenreaktion gestoppt.

    Zusätzlich verwendet man auch Moderatoren: Neutronen auf gewisse Geschwindigkeit gebracht werden (z.B. Wasser)

     

    Druckwasserreaktor: (modernstes Atomkraftwerk) Wasser im Reaktorraum überhitzt, es steht unter Druck, hat deshalb eine Temperatur von über 300° C.

    Diese Wärme wird auf den Sekundärkreislauf wird durch einen Wärmetauscher erwärmt. Dieser Sekundärkreislauf wird in die Turbine gebracht.

    Der Dampf wird in der Turbine entspannt und wird durch in einem dritten Kreislauf kondensiert.

     

     

    Siedereaktor: (Tschernobyl Typ): ein Kreislauf weniger, Schutz deshalb geringer. Wasser wird radioaktiv verseucht. Turbine durch verstrahltes Wasser angetrieben.

     

    Brutreaktor:

    verbraucht nicht nur Uran sonder erzeugt gleichzeitig spaltbares Material: Plutonium (kann wie Uran zur Kernspaltung verwendet werden). 1 mg ist für den Menschen tödlich. Mit wenigen kg Plutonium kann man Mitteleuropa töten.

     

    Atombombe: Neutronenbeschuss wird nicht geregelt und man braucht mehr spaltbares Material (Uran) – überkritische Masse, dass dann auch die vollständige Explosion erfolgt. Zwei Massen, nicht verbunden. Wenn sie verbunden werden entsteht die überkritische Masse.

     

    Atomwaffen, militärische Sprengkörper. Beim Einsatz werden große Mengen an Atomenergie frei. Bis 1945 gab es nur Sprengkörper, die ihre Sprengkraft aus der schnellen Verbrennung oder der Zersetzung chemischer Substanzen entwickelten. Derartige Prozesse setzen nur die Energie der äußersten Elektronen im Atom frei.

    Die Energiequelle bei der Explosion von nuklearen Sprengstoffen steckt innerhalb des Atomkernes (Nucleus). Die Nagasaki-Bombe erlangte z. B. ihre Sprengkraft aus Plutonium. Eine Kugel in der Größe eines Tennisballes erzeugte eine Explosion, die der Sprengkraft von 20 000 Tonnen TNT entspricht.

     

    Bei der Wasserstoffbombe werden kleinere Atomkerne fusioniert – mehr Energieausbeute als bei Spaltung von großen Kernen. Dadurch entstand die Fusionsbombe. Wasserstoff wird fusioniert. Keine Kernspaltung – sondern Kernfusion. (Es wird eine kleine Sonne erzeugt)


    Transformator:

     

    Alle Kraftwerke benötigen ein Umspannwerk. Hauptteil des Umspannwerkes ist der Transformator.

     

    Eisenkern, auf dem sich 2 Spulen befinden. Die Anzahl der Windungen der Spulen ist nun entscheidend für die Transformation. Wo der Strom herkommt, Primärspule, wo der Strom weggeht ist die Sekundärspule.

     

     

    Entscheiden, welcher Strom weitergeleitet wird, ist die Windeanzahl der Spulen.

     

    1. Gesetz: n1 : n2 = u1 : u2

     

    Wenn man im Eingangsstrom eine kleine Windezahl hat und im Ausgang eine große, dann wird die Spannung erhöht.

    Umgekehrt wird Spannung niedriger z.B. beim Schwachstrom (Telefon) – deshalb braucht man einen umgekehrten.

     

     

    2. Gesetz: u1 : u2 = I2 : I1

     

    Sobald die Spannung erhöht wird, wird die Stromstärke sinken, im gleichen Ausmaß

     

     

    Stromverbrauch

     

    P = U x I                                          Watt = Volt x Ampere

     

    elektrische Leistung = Spannung x Stromstärke

     

    elektrische Arbeit = Energie (die Zahlen wir an die Kelag) = W

     

    Leistung = Arbeit/Zeit

     

    Arbeit = Leistung x Zeit

     

    elektrische Arbeit: W = U x I x t – Joule’sche Gesetz

    Wie viel Energie im Strom steckt

    wenn kein U vorhanden ist: W = R xx t          (U = R x I)      (W = NICHT WATT, sondern Energie)

     

    = Watt x s

     

    W = kW h

     

    so zahlen wir den Strom

     

    Wärme, die mit Strom erzeugt wird, hängt ab vom: Widerstand, Stromstärke und Zeit.

     

    Glühlampe

     

    mittlerweile 120 Jahre alt – viele Väter

    erste der sich damit beschäftigt hatte: Heinrich Goebel

    Glühfaden einfachst gebaut – in einem Vakuum – kann Strom durchlassen und der wird dabei bis zur Weißglut erhitzt, und gibt dabei Licht ab.

     

    entscheidende Verbesserung: Auer von Welsbach

    Wolframlegierung verwendet – bis 2500° C erreicht

    Edison – der Mann der die Glühbirne für die Beleuchtung eines ganzen Stadtteils eingesetzt hat. (New York)

     

     

     

    Der Metallfaden in der mit Stickstoff oder mit den Edelgasen Argon und Krypten gefüllten Glühlampe erreicht durch den Strom Temperaturen von 3 000 Grad und mehr.

    Glühlampe nach Thomas Alva Edison

    1879 verbesserte der amerikanische Erfinder Thomas Alva Edison unabhängig von dem britischen Techniker Thomas Swan die Glühlampe. Sie wurde ursprünglich 1854 von dem deutschen Uhrenmacher Heinrich Goebel erfunden. Das Photo zeigt eine Nachbildung von Edisons Glühlampe von 1879.

     

    Für den heutigen Gebrauch ist die Glühbirne schon veraltet und wird kontinuierlich durch andere Beleuchtungskörper ersetzt.

     

    Leuchtstoffröhre:

     

    nicht heiß beim angreifen. Es wird kein Glühfaden verwendet, sondern ein Leuchtstoff.

     

    Noch ein Vorteil: geringere Schattenbildung

     

    Sparlampen: Lichtausbeute bei gleichem Stromverbrauch ist vervierfacht. Haben auch eine Röhre drinnen haben eine dünne Leuchtstoffröhre und einen Transformator.

     

    Halogenlichtlanlage: Transformator an der Wand – für viele Birnen – hohe Lichtausbeute, geringer Stromverbrauch

     

     

    Schmelzsicherung:

     

    Im Sicherungskasten sind Schmelzsicherungen und auch Sicherungsautomaten

     

     

    Sicherung von Ampere abhängig.

     

    Sicherung braucht man, wenn im Haus ein Fehlstrom auftritt – Strom geht über Sicherung – dünner Draht erhitzt und schmilzt – Leitung ist unterbrochen

     

    Nicht selbst eine Sicherung flicken – sondern austauschen

    und zuerst den Fehler beheben (schädliche Lampe austauschen z.B.)

     

    Sicherungsautomaten: FI-Schalter – da schmilzt nichts, mit Kippschalter – bei Fehlstrom kippt Schalter um, Strom fließt nicht mehr (funktioniert mit Hilfe von Elektromagneten)

     

    wenn in den unteren Stromkreis Strom reinkommt, wird der obere ausgeschalten – das nennt man Relais

    wenn man mit einem Stromkreis einen andern regeln kann

     

    Optik

    (Lehre vom Licht)

     

    Energie enthält Masse, Masse ist in kleinsten Mengen vorhanden. Zuerst Korpuskeln, dann Quanten genannt.

    Quantenbegriff hat Planck eingeführt. Kleinste Teilchen im Licht geht auf Planck zurück und heißt Planck’sches Wirkungsquantum

     

    E = h x f         h ist eine Konstante, f ist die Frequenz

     

    Energie des Lichtes ist umso größer, je höher die Frequenz ist

     

    je höher die Frequenz, desto höher die Energie

     

    zwischen Rot und Blau sehen wir, nur Infrarot und Ultraviolett sehen wir nicht.

    Weißes Licht ist die Summe verschiedener Farben – Regenbogenfarben, liegen zwischen Rot und Blau

     

    Licht ist die schnellste Welle die es gibt.

    300 000 km/s schnell, breitet sich transversal aus

     

    Transversalwelle, einzelne elektromagnetischen Felder schwingen quer zur Ausbreitungsrichtung. Im Gegensatz zu den Schallwellen in der Akustik, dort schwingt es longitudinal, einzelnen Teilchen in der Ausbreitungsrichtung schwingen.

     

    Dualität des Lichtes: als Energiequantum und als Lichtquelle

     

     

     

    Optik - Lichtwellen

     

    2 verschiedene Modellvorstellungen: Dualismus des Lichtes

                1.) Korpuskel-Modell

                2.) Wellenmodell

     

    ad 1) Das Licht besteht aus sehr kleinen Teilchen (Newton 1669); Beweis:  Reflexion und Brechung des Lichtes

     

    ad 2) Licht ist eine elektromagnetische Welle (Maxwell)

     

    Einstein stellte fest, dass Licht nur in Quanten absorbiert bzw. emittiert werden kann. (Quantentheorie)


     

    Ausbreitung des Lichtes:

     

    Licht breitet sich in einem homogenen Medium geradlinig aus. Undurchsichtige Körper bilden Schatten.

    Daher Mond- bzw. Sonnenfinsternis. (totale und ringförmige Sonnenfinsternis)

     

    Ausnahmen:

    mit Spiegel kann ich Licht versetzen um eine Ecke spiegeln – REFLEXION

    hinter ganz kleinen Löchern entstehen Lichtkegel – BEUGUNG

    bei Linsen wird Lichtstrahl gekrümmt - BRECHUNG

    Einstein GEKRÜMMTER RAUM – Licht neben großen Massen wird angezogen und daher gekrümmt weitergeleitet

     

    Reflexion

     

    Licht wird an ebenen, glatten, hellen Stellen zurückgeworfen. Zurückgeworfen nach dem Reflexionsgesetz.

     

    Einfallswinkel = Ausfallswinkel

    Bedingung: einfallender, reflektierender Strahl und das Lot liegen in einer Ebene

     

    Anwendung der Reflexion bei den Spiegeln

     

    Einteilung:

    a)    ebenen Spiegel (Planarspiegel): Abbildung gleich groß und aufrecht, in jedem Planarspiegel ist alles seitenverkehrt

    b)    gekrümmte Spiegel (sphärische Spiegel)

    a.    Hohlspiegel

    b.    Wölbspiegel

     

    Arbeiten mit diesen Spiegeln, wir bekommen von verschiedensten Gegenständen Abbildungen, dazu benötigt man gewisse, spezielle Strahlen.

    Arten von Strahlen:
    Hauptstrahl
    – bei Spiegeln durch den Krümmungsmittelpunkt, wird nicht verändert, bleibt immer gerade, niemals abgelenkt

    Parallelstrahl – geht parallel zur optischen Achse

    Fokalstrahlen – gehen durch den Fokus (Feuerstelle)

    Symmetrischer Strahl – wird an der optischen Achse symmetrisch reflektiert

    Anwendungen der Lichtreflexion:

     

    1. Ebener Spiegel

     

    Spiegelbilder erscheinen bei ebenen Spiegeln ebenso weit hinter dem Spiegel, wie der Gegenstand vor dem Spiegel steht. Das Bild ist scheinbar (virtuell), das heißt, es kann nicht mit einem Bildschirm aufgefangen werden. Es ist aufrecht und seitenverkehrt.


     

    2. Konkav- oder Hohlspiegel

     

    (Reflektor im Auto beim Scheinwerfer, astronomisches Fernrohr, Fernrohr im Weltraum – Hubble)

    Ist ein Teil einer spiegelnden Innenfläche einer Hohlkugel. Den Mittelpunkt der Kugelfläche bezeichnet man als Krümmungsmittelpunkt K. Der halbe Radius ist die Brennweite. Brennpunkt liegt im Abstand der Brennweite vom Spiegel.

     

    Hauptstrahlen, das sind Strahlen durch den Krümmungsmittelpunkt (K) werden in sich selbst, Fokalstrahlen (Strahlen durch den Brennpunkt) werden parallel zur Spiegelachse reflektiert. z.B. Scheinwerfer beim Auto: Fernlicht

    Fokus

     

    C = Krümmungsmittelpunkt (2x f)

    f = Brennweite

    am nächsten vom Spiegel ist FOKUS

     

    Optische  Achse

     

     

    rote: Parallelstrahl

    grüne: Fokalstrahl

    schwarze: geht zurück in sich selbst – Hauptstrahl

     

    Von Gegenständen außerhalb der Krümmungsweite erzeugt ein Hohlspiegel wirkliche reelle, verkehrte, verkleinerte Bilder zwischen Brennpunkt und Krümmungsmittelpunkt.

     

    Wenn Gegenstand sehr nahe am Spiegel ist aufrecht, vergrößert und virtuell.

    virtuelle Konstruktion

    Hohlspiegel erzeugen von Gegenständen, die sich innerhalb der Brennweite befinden, scheinbare (virtuelle),  vergrößerte, aufrechte Bilder. (Rasierspiegel, Kosmetikspiegel)

    entspricht einen polierten Löffel

     

    Umgekehrt gibt ein Gegenstand zwischen Brennpunkt und Krümmungsmittelpunkt ein wirkliches, verkehrtes vergrößertes Bild außerhalb der doppelten Brennweite

     

     

    3. Konvexspiegel oder Wölbspiegel

     

     

    Bild ist aufrecht, verkleinert und virtuell.

    (Rückspiegel beim Auto, Verkehrsspiegel)

     

    Ich kann von vornherein jedes Bild berechnen, mit den Spiegelgleichungen:

     

    Konkav Spiegel: 1/g + 1/b = 1/f

     

    g = Gegenstandsweite

    b = wie weit Bild entfernt ist

    f = wie weit der Fokus entfernt ist

     

    Konvex Spiegel: 1/g + 1/b = -1/f

     

    Hohlspiegelgleichung: Konkavspiegel:

     

                                         

                g...Gegenstandsweite        b... Bildweite f.....Brennweite

     

     

    Die Brechung

     

    Gesetz von Snellius     

     

     

    eigentliche Lichtmessung im Vakuum – höchste Lichtgeschwindigkeit – je dichter das Medium, desto geringer die Geschwindigkeit

     

    Snellius: absolute Brechzahl, relative Brechzahl

     

    c1/c2 = n ½               rel. Bz

    cr/cabc … z = n        abs. Bz – alle Medien werden auf das Vakuum bezogen

     

     

    Linsen

     

    Ü  Konvexlinsen: Sammellinsen – zur optischen Achse

    Ü  Konkavlinsen Zerstreuungslinsen – nach dem Durchgang geht Licht weg

     

     

    Konvexlinse:

     

    3 Arten:

     

    bi-konvex      plan-konvex konkav-konvex

     

    Bilder der Konvexlinsen:

     

    immer andere Bilder

    je näher die Gegenstände sind, umso größer werden sie abgebildet.

    Bilder bis F – verkleinert, verkehrt, reell

    Bilder innerhalb von F – aufrecht, vergrößert, virtuell

     

     


     

    Lichtgeschwindigkeit:

     

    Lichtgeschwindigkeit c beträgt im Vakuum 299.792 km/s (ca. 300.000 km/s).

    Ist eine Naturkonstante. Es gibt keine höhere Geschwindigkeit.

    Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit: Olaf Römer durch Beobachtung der Jupitermonde. Fizeau durch ein Experiment auf einer 9 km langen Teststrecke.Reflexion des Lichtes

     

    Lichtstrahlen werden von den Oberflächen verschiedener Körper mehr oder weniger stark zurückgeworfen bzw. absorbiert.

    Weißes Papier reflektiert ca. 70%, eine graue Wand 20%, schwarzer Samt 2% des auffallenden Lichtes. An rauen Flächen erfolgt die Reflexion unregelmäßig.

    Da sich das Licht in Wellen ausbreitet, gilt für Lichtstrahlen das Reflexionsgesetz.

    An glatten Flächen (Spiegeln) gilt:

    1. Der Einfallswinkel der Lichtstrahlen ist gleich dem Reflexionswinkel

    2. Einfallender Lichtstrahl, Einfallslot und       reflektierender Lichtstrahl liegen in einer Ebene.

     

     

     Reflexion an glatten und rauen Oberflächen

     

     

    Lege einen Spiegel so wie es die Zeichnung zeigt auf die optische Scheibe. Stelle davor eine Experimentierleuchte (mit Schlitzblende versehen). Nun drehe die Scheibe so, dass das Licht in verschiedenen Einfallswinkeln auf den Spiegel fällt. Lese jeweils Einfallswinkel und Reflexionswinkel ab und vergleiche!

     

     

    Einfallswinkel 

     

     

     

     

     

     

    Reflexionswinkel 

     

     

     

     

     

     

     

    Beobachtung:   

    ______________________________________________________________________________________

     

    Was kannst du beobachten, wenn du weißes Papier statt des Spiegels auf die optische Scheibe legst?

    Beobachtung:

    ______________________________________________________________________________________

    ______________________________________________________________________________________  

     

     

     

    Anwendungen der Lichtreflexion:

     

    1. Ebener Spiegel

     

    Spiegelbilder erscheinen bei ebenen Spiegeln ebenso weit hinter dem Spiegel, wie der Gegenstand vor dem Spiegel steht. Das Bild ist scheinbar (virtuell), das heißt, es kann nicht mit einem Bildschirm aufgefangen werden. Es ist aufrecht und seitenverkehrt.

     

    Konkav- oder Hohlspiegel

     

    Ist ein Teil einer spiegelnden Innenfläche einer Hohlkugel. Den Mittelpunkt der Kugelfläche bezeichnet man als Krümmungsmittelpunkt K. Der halbe Radius ist die Brennweite. Brennpunkt liegt im Abstand der Brennweite vom Spiegel.

     

    Hauptstrahlen, das sind Strahlen durch den Krümmungsmittelpunkt (K) werden in sich selbst, Fokalstrahlen (Strahlen durch den Brennpunkt) werden parallel zur Spiegelachse reflektiert. z.B. Scheinwerfer beim Auto: Fernlicht

     

    Hohlspiegel erzeugen von Gegenständen, die sich innerhalb der Brennweite befinden, scheinbare (virtuelle),  vergrößerte, aufrechte Bilder. (Rasierspiegel)

     

    Von Gegenständen außerhalb der Krümmungsweite erzeugt ein Hohlspiegel wirkliche reelle, verkehrte, verkleinerte Bilder zwischen Brennpunkt und Krümmungsmittelpunkt.

     

    Umgekehrt gibt ein Gegenstand zwischen Brennpunkt und Krümmungsmittelpunkt ein wirkliches, verkehrtes vergrößertes Bild außerhalb der doppelten Brennweite

     

    Hohlspiegelgleichung: Konkavspiegel:

     

                                         

             g...Gegenstandsweite     b... Bildweite       f.....Brennweite
    3. Konvexspiegel oder Wölbspiegel

     

    Konvexspiegel erzeugen nur scheinbare, verkleinerte, aufrechte Bilder. Anwendungen bei Rückspiegel

     

    Bild:

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Brechung des Lichtes

     

    Wenn ein Lichtstrahl aus einem durchsichtigen Medium auf die glatte Oberfläche eines anderen durchsichtigen Mediums auftrifft, so wird ein Teil des Lichtes reflektiert, der andere dringt durch die Grenzfläche der Medien in das zweite Medium ein und erfährt eine Richtungsänderung. Arbeitsblatt 1

    Die Brechung des Lichtes

    Die Zeichnung zeigt den Versuchsaufbau, mit dem du nachmessen kannst, wie das Licht gebrochen wird, wenn es auf die Grenzfläche von Luft und Wasser trifft.

     

     

     

    Richte dabei die Lampe zuerst so aus, dass das Licht senkrecht auf der Wasseroberfläche auftrifft. Lese den Brechungswinkel b ab. Verändere jetzt den Einfallswinkel jeweils um 10° und trage die gemessenen Brechungswinkeln in der Tabelle ein.

     

     

    Einfallswinkel a

    10°

    20°

    30°

    40°

    60°

    Brechungswinkel b

     

     

     

     

     

     

     

    Ergänze:

    Beim Übergang vom optisch dünneren Medium zum optisch dichteren Medium ist der Brechungswinkel stets ________________ als der Einfallswinkel.

    Man sagt, das Licht wird ____________________ gebrochen.

    Trage in dem Schaubild die gemessenen Brechungswinkel ein!

     

     

     

     

     

     

     


     

     

    1. Einfallender Strahl, Lot und gebrochener Strahl liegen in einer Ebene

    2. Das Verhältnis der Sinusse von Einfallswinkel und Brechungswinkel ist konstant (=Brechungsindex) und entspricht dem Quotienten der Lichtgeschwindigkeit in den beiden Medien.

     

    z.B. Brechungsindex Luft-Wasser ist 4/3 das bedeutet, dass die Lichtgeschwindigkeit im Wasser 225.000 km/s beträgt.

     

    Totalreflexion

     

    Ist der Einfallswinkel größer als der Grenzwinkel, so wird das Licht an der Grenzfläche vollständig reflektiert.

    Anwendungen: Luftspiegelungen an heißen Luftschichten (Fata Morgana); Lichtleiter bestehen aus dünnen, biegsamen Glasfasern. (Bild wird in Einzelpunkte zerlegt und in Glasfasern übertragen) Endoskopie

     

     

    Optische Linsen

     

    Brechung an einem Glasprisma

     

    An einem Glasprisma wird ein Lichtstrahl an der Eintrittsstelle zum Lot und an der Austrittsstelle vom Lot gebrochen.

    Zeichnung, bei Dispersion angewendet:

     

     


    Optische Linsen sind mit Anordnungen von Glasprismen vergleichbar, in denen die Winkel der brechenden Kanten von innen nach außen zunehmen.

     

    Sphärische Linsen sind Körper mit kugelförmigen Begrenzungsflächen.

    Konvexlinsen sind Sammellinsen, Konkavlinsen sind Zerstreuungslinsen.

     

    Konvexlinsen:

     

    Konvexlinsengleichung:

     

                      

     

    Zur Bildkonstruktion werden 3 ausgezeichnete Strahlen verwendet:

             1. Der Hauptstrahl geht ungebrochen durch den optischen Mittelpunkt der Linse.

             2. Der Parallelstrahl geht durch den Brennpunkt.

             3. Der Brennstrahl geht parallel zur optischen Achse.

     


    Verschiedene Fälle:

     

     

    Bildentstehung an Sammellinsen – wirkliche Bilder

     

    Du benötigst zur Bildkonstruktion: einen gut gespitzten Bleistift, das Geodreieck und ein Lineal!

    Die Zeichnung ist, wie man sieht, glücklicherweise schon etwas vorbereitet. Hier ist die Linse mit der Linsenebene, die optische Achse und der Gegenstand zu sehen.

     

     

    Befolge die Anweisungen genau!

    ·    Trage die Brennweite für f = 3 cm auf der optischen Achse ein! Bezeichne mit F und F’!

    ·    Zeichne von der Gegenstandsspitze einen parallelen Lichtstrahl bis zur Linsenebene! (Parallelstrahl)

    ·    Parallelstrahlen werden an der Linsenebene zum Brennpunkt gebrochen, zeichne den Lichtstrahl! (Brennpunktstrahl)

    ·    Zeichne von der Gegenstandsspitze einen Lichtstrahl, der genau durch den Mittelpunkt der Linse verläuft und deshalb nicht gebrochen wird! (Mittelpunktstrahl)

    ·    Zeichne von der Gegenstandsspitze einen Lichtstrahl, der durch den Brennpunkt der Linse verläuft und an der Linsenebene zum Parallelstrahl gebrochen wird!

     

    Schneiden sich die drei Lichtstrahlen wieder in einem Punkt? Glückwunsch!

    Zeichne nun das Bild! (Ein Pfeil, der auf der optischen Achse beginnt und mit der Spitze im Schnittpunkt drei Lichtstrahlen endet.) Bestimme nun die Bildgröße und Bildweite (Abstand des Bildes von der Linsenebene)!

     

    Gegenstandsgröße:

    ______

    Gegenstandsweite:

    ______

    Bildgröße:

    ______

    Bildweite:

    ______

     

    Fülle den folgenden Lückentext richtig aus!

     

    ·    Das Bild ist ______________ als der Gegenstand.

    ·    Der Bild steht _______________ an der Linse als der Gegenstand.

    ·    Bild und Gegenstand befinden sich auf ____________ Seiten der Linse.

    ·    Das Bild ist im Vergleich zum Gegenstand _____________ .

    ·    Rückt man den Gegenstand näher an die Linse heran, so wird das Bild _________.

     

    Konkavlinsen:

     

    Konkavlinsengleichung:

     

                      

     


    Das menschliche Auge:

     

    weiß

     

     

    Hornhaut (Cornea) geht über in die Lederhaut(weiß).

     

    Hinter der Hornhaut ist die Iris (Regenbogenhaut) ist die farbgebende Schicht

    diese geht dann weiter hinten in die Aderhaut über

     

    wichtigste Schicht: Netzhaut oder Retina – dort liegen Lichtrezeptoren

    Zäpfchen – Farbseher, brauchen mehr Erregungsenergie, deshalb sieht man nur Schwarz-Weiß in der Nacht

    Stäbchen Schwarz-Weiß-Sehen

    Welche Strahlen auf das Auge treffen wird hier festgehalten

     

    20 Sinneseindrücke pro Sekunde aufnehmen - getrennt

    mehr als 20 Eindrücke pro Sekunde, dann nicht mehr getrennt wahrnehmen – wie ein Film

     

    Verteilung der Lichtrezeptoren:

     

    alle Strahlen treffen auf den Gelben Fleck – höchste Anhäufung von Seezellen

     

    Blinder Fleck: wo Sehnerv zur Netzhaut geht – keine Seezellen

     

    Bi-Konvex Linse: verkehrt, verkleinerte Eindrücke – gelangen zum Sehfeld, und dort werden sie erst umgedreht und effektiv wahrgenommen

     

    Akkommodation: (Nah/Fernsehen) – Linse bzw. Zilliarmuskel

    Fähigkeit des Auges, die Krümmung der Kristalllinse zu verändern. Notwendig für das Scharfsehen. Unendlich (Fernpunkt)- 10 cm (Nahpunkt). Im Alter immer weiter weg.

     

    Adaption: adaptieren (= anpassen)

    Es wird die Lichtmenge der Netzhaut angepasst – mit der Pupille (Pupille um das 16-fache verändern)

    vergrößern: wenn es dunkel wird

    verkleinern: wenn es hell wird

    Katzen haben ungefähr 30-fache Veränderung

     

    Hornhaut, Pupille, Kristalllinse, Glaskörper und Netzhaut.

    Blinde Fleck: Test mit einem Auge; Gelbe Fleck: Stelle an der optischen Achse mit „Zapfen“ für Farbsehen. Stäbchen für Schwarz-Weiß-Sehen.

    Kurzsichtigkeit: durch konkave Linsen und Weitsichtigkeit durch konvexe Linsen behoben.

     

    Augenkrankheiten

     

     

    Astigmatismus: Statt Punktabbildung erhält man Strichabbildung. Kommt zu Stande, weil Hornhaut verschieden gekrümmt ist

     

    Weitsichtigkeit

    Kurzsichtigkeit

    Graue Star: Trübung der Hornhaut durch Einlagerungen – Behebung einfach

    Grüne Star: Verformung des Glaskörpers durch erhöhten Druck(Glaukom) – führt sehr häufig zur Blindheit

    Schwarze Star: Lähmung der Sehnerven.

     

    Linsenfehler:

     

    1.) Sphärische Aberration: Randstrahlen werden nicht genau zum Brennpunkt gebrochen. Daher Verwendung von Linsensystemen.

     

    2.) Chromatische Aberration: Verschiedenfarbige Strahlen haben verschiedene Brennweiten.. z.B. bei Fernrohren verwendet man achromatische Doppellinsen.

     

     

     

     

    Iris kann die Pupille verkleinern. Grund: zu starker Lichteinfall.

     

    Auf der Netzhaut entsteht ein verkleinertes, verkehrtes Bild. Wird erst im Gehirn umgedreht. (Versuch Umkehrlinse)

     

    Räumliches Sehen:

    Die Netzhautbilder unserer Augen sind verschieden. Dadurch entsteht räumliches sehen. Mit einem Auge nicht möglich.

     

    Sehen ist ein chemischer Vorgang, bei dem das Sehpurpur in den Zapfen(Farbsehen) und Stäbchen zersetzt wird. Die Neubildung erfolg nach einem Lichteindruck nach etwa 1/20 Sekunde. Das Auge kann daher nur weniger als 20 Bilder pro Sekunde voneinander getrennt sehen. Sonst entsteht der Eindruck von zusammenhängenden Bewegungen.

     

     

     

     

    Dioptrien:

    Kehrwert der in Metern gemessenen Brennweite. Zerstreuungslinsen haben einen negativen Wert. z.B. f = 50 cm: dpt = 2 (Konvexlinse); 1,5 dpt: Konkavlinse mit 67 cm Brennweite.

     

    Sehwinkel:

    Winkel, unter dem ein Gegenstand gesehen wird. z.B. 25 cm Entfernung kann man 0,1 mm genau sehen.

     


    Optische Geräte

     

    Mikroskop

     

    Lupe:

    Erzeugt ein virtuelles, aufrechtes und vergrößertes Bild. 1 Konvexlinse, Gegenstand innerhalb der einfachen Brennweite.

     

    Mikroskop:

    Besteht aus 2 Konvexlinsen: Objektiv und Okular (= doppelte Lupe). Um Linsenfehler auszugleichen, werden Linsensysteme verwendet. Vergrößerung ist begrenzt max. 2000mal, da das Auflösungsvermögen infolge Lichtbeugung beschränkt ist. Färbiges Bild, außer Gegenstand wird nicht vom Licht durchdrungen, dann sieht man ein schwarzes Bild. Unter dem Auflösungsvermögen versteht man die Fähigkeit, zwei benachbarte getrennte Objektpunkte noch als getrennte Punkte abzubilden.

    Bild in einfache Brennweite der 2. Linse geworfen und dort noch mal vergrößert.

    (Das Bild des Objektivs steht in der einfachen Brennweite des Okulars und wird daher noch einmal vergrößert)

     

    Elektronenmikroskop: Elektronenwellen haben kleinere Wellenlänge, kann bis in den kleinsten Raum vordringen. Das reicht, um Riesenmoleküle zu erkennen, aber nicht das Atom.

    Elektronen können sich nur im Vakuum ausbreiten.

    Was man untersucht, sieht man dann auf einem Bildschirm.

     

    Ein Mikroskop (v. griechisch mikrós: klein; skopein: betrachten) ist ein Instrument, das es erlaubt, Objekte vergrößert anzusehen. Dabei handelt es sich meist um Objekte bzw. die Struktur von Objekten, deren Größe unterhalb der Auflösung des menschlichen Auges liegt. Dazu werden entweder abbildende optische Systeme oder Rastersonden verwendet. Am bekanntesten ist das Lichtmikroskop, das um 1600 erfunden wurde.

     

    Mit Hilfe des Lichtmikroskops werden Gegenstände mit sichtbarem Licht vergrößert. Die einfachste Form des Lichtmikroskops ist die bikonvexe Linse (Optik) mit kurzer Brennweite. Eine solche Linse kann einen Gegenstand bis zu 15fach vergrößern. Meist werden aber zusammengesetzte Mikroskope mit mehreren Linsen verwendet. Dadurch kann eine stärkere Vergrößerung erreicht werden als mit einer einzelnen Linse. Einige Lichtmikroskope können auf das 2 000fache und höher vergrößern. Mit Hilfe modernster Fokussierungsmethoden lässt sich diese Auflösung (bei so genannten Fluoreszenzmikroskopen) um mehr als 30 Prozent steigern.

    Strahlengang

     

    Fernrohr

     

     

    3 Fernrohrarten:

     

    Astronomische Fernrohre:

    lang, zum auseinander ziehen – im Mittelalter. Besteht aus 2 Konvexlinsen, das 1. Bild steht genau im Fokus der 2. Linse, je länger das Fernrohr ist, desto höher ist die Vergrößerung

     

    Terrestrische Fernrohre:

    hat in der Mitte eine 3. Linse, eine Umkehrlinse – zwischen Objektiv und Okular, dadurch erspart man sich die Länge. Aber man kann nur bei schönem Wetter sehen, weil das Bild dadurch lichtschwächer wird.

     

    Prismenfernrohre (Feldstecher):

     

    statt Umkehrlinse ein Umkehrprisma, Feldstecher wird kurz, aber Licht muss sich im Feldstecher hin und herbewegen – deshalb sieht man im Finstern nichts.

    Ein Fernrohr ist ein optisches afokales Linsensystem, mit dem man entfernte Gegenstände unter einem größeren Sehwinkel als mit dem bloßen Auge und dadurch scheinbar näher sieht.

    Wie jedes Gerät, mit dem das Auge direkt beobachten soll, erzeugt das Fernrohr parallele Lichtstrahlen, die vom entspannten Auge auf der Netzhaut gesammelt werden. Da Fernrohre für die Beobachtung entfernter Objekte bestimmt sind, sind auch die einfallenden Strahlen zueinander parallel (oder fast parallel). Ein Fernrohr wandelt also einfallende Parallelstrahlen in ausfallende Parallelstrahlen, verändert also höchstens den Winkel und die Dichte dieser Strahlen. Die Veränderung des Winkels bewirkt die Vergrößerung. Die größere Dichte der Strahlen vergrößert die Helligkeit des Bildes.

    Vergrößerungszahl:

            

     


    Dispersion – Farbzerstreuung

     

    Weißes Licht geht durch ein Prisma, hinter dem Prisma sehe ich dann die Regenbogenfarbe. Das weiße Licht wird in seine Einzelbestandteile zerlegt.

    Beweiß das Licht aus verschiedenen Farben besteht.

     

    Jede einzelne Welle geht in einem verschiedenen Winkel weg. An der Glasoberfläche werden alle Strahlen verschieden stark gebrochen.

     

    In der Natur ist es der Regenbogen. Statt Glas haben wir kleinste Wassertröpfchen. Immer mit dem Rücken zur Sonne. Immer Hauptregenbogen und einen kleineren Nebenregenbogen. Beim Regenbogen verfließen die Farben ineinander = Kontinuierliches Spektrum (Spektralfarben)

     

    Interferenz:

     

    Interferenzerscheinungen gehen vor sich wenn Lichtstrahlen gleichzeitig von einem Punkt ausgehen – kohärent

    Interferenz = Überlagerung der Wellen, die vielen einzelnen Wellen ergeben eine neue Interferenzwelle – Welche neue Welle entsteht, dafür ist der Gangunterschied der Ursprungswellen entscheidend.

     

    Sinuswelle – Ausgangswelle

     

    Gangunterschied

     

    Aus 2 oder mehreren Wellen entsteht eine neue Welle – durch zusammenzählen der + und – Werte

     

    Interferenz anzuwenden: Resonanz – bei Musikinstrumenten (Gitarre, Klavier), je größer der Resonanzkörper umso lauter werden die Töne

     

    Auslöschung: Interferenz Bedingung Lambda Halbe (Halbe Wellenlänge) – gleich viel Plus wie Minus = 0

    mit 2 kohärenten Wellen kann ich Dunkelheit erzeugen

     

    Beugung:

     

    geht nur an kleinsten Spalten vor sich. Abstand muss kleiner sein als die Wellenlänge sein – sonst gibt es die Beugung nicht.

    Diese Anwendung nennt man Beugungsgitter – der Abstand ist die Gitterkonstante

    In einen Diamant 2000 Striche pro mm einritzten = Beugungsgitter

    Hinter Spalten sind Streifen (Farbbänder) in versch. Farben = Beugungsspektrum

    Beugung wird sehr häufig in der Industrie zur Qualitätsuntersuchung von Werkstücken verwendet.

    Beugungsbild am Doppelspalt

     


     

     

     

      Schlagworte zum Thema Kernspaltung

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    Einrichtung, mit deren Hilfe sich eine Spaltungskettenreaktion (Kettenreaktion) einleiten, aufrechterhalten und steuern lässt. Hauptbestandteil ist eine Spaltzone mit spaltbarem Kernbrennstoff. Ein Reaktor hat im allgemeinen einen Moderator, eine Abschirmung und Regelvorrichtungen. Reaktoren werden zu Forschungszwecken oder zur Leistungserzeugung errichtet. Reaktoren, bei denen die Kettenreaktion durch thermische Neutronen (Neutronen, thermische) aufrecht erhalten wird, werden thermische Reaktoren genannt; wird die Kettenreaktion durch schnelle Neutronen aufrechterhalten, spricht man von schnellen Reaktoren. Der erste Reaktor wurde am 2. Dezember 1942 durch eine Forschergruppe unter der Leitung von Fermi in Betrieb genommen. Druckwasserreaktor, Siedewasserreaktor.

     

    ELEKTRONIK



    Zusammenstellung der Arten und Anwendungen von Halbleiterdioden

     

    Art

    Schaltzeichen

    Anwendungsbereich

    Silicium-Flächendiode

     

    Universaldiode zur Gleichrichtung von Spannungen und Strömen in der Elektronik, Elektrotechnik und Messtechnik

    Silicium- Gleichrichterzelle

     

    Gleichrichtung von Strömen und Spannungen in der Leistungselektronik

    Germanium- Spitzendiode

           

    Gleichrichten von kleinen Wechselspannungen und -strömen bis zu hohen Frequenzen, Anwendung als schnelle Schaltdiode in der Digitalelektronik

    Schottky-Diode

     

     

    Gleichrichtung von kleinen Wechselspannungen und -strömen bis zu extrem hohen Frequenzen, sehr schnelle Schaltdiode und Bestandteil monolithischer integrierter Schaltungen in der Digitalelektronik

    Backwarddiode

           

    Gleichrichten extrem kleiner Wechselspannungen bei hoher Frequenz

    Tunneldiode

           

    Schwingungserzeugung im Mikrowellenbereich, schnelle Schaltdiode in der Digitalelektronik

    Kapazitätsdiode

           

    Abstimmung von Schwingkreisen, automatische Nachstimmschaltung, Modulationsschaltungen, Mischer und Frequenzvervielfacher

    Z-Diode

          

    Begrenzen von Spannungen, Spannungsreferenzelement in der Messtechnik, Schaltungen zur Spannungsneubildung und -stabilisierung

    Magnetdiode

           

    Magnetfeldabhängige Steuerungen

    Suppressor-Diode

          

    Begrenzen von Überspannungsspitzen in der gesamten Elektronik

     

     

     

     

    Elektromagnete (siehe S 160)

     

    ð Strom kann Magnetismus erzeugen

     

    Fließender Strom bewirkt ein Magnetfeld

    magnetische Kraft zwischen den Ladungen

     

    ð Entdeckt hat es als erstes Oersted

    ð Das Magnetfeld des Stromes steht genau quer zur Ausbreitungsrichtung

     

    ð magnetische Wirkung ist umso höher je länger der Leiter ist

    ð verwendet Spule (Kabel aufgerollt) damit kann man magnetische Wirkung verstärken

    ð H = I x n / l

    ð wie viel Magnetismus ich in einer Spule entwickeln kann

    ð magnetische Wirkung hängt in erster Linie von der Stromstärke ab (i)

    ð n heißt Anzahl der Windungen

    ð je mehr Wicklungen desto höher ist der Magnetismus

    ð l ist die Länge der Spule

    ð sollen auf kleinsten Raum sein, soll klein sein

     

    Anwendung

    ð Eisten transportieren (durch einen Kran)

    ð Mülltrennung

    ð Lautsprecher

    ð Klingeln

    ð Morsen

                ð Langer Druck – Strich

                ð Kurzer Druck – Punkt

     

    In der Spule befindet sich ein Eisenkern ð Dielektrikum

    ð Wirkung wird verstärkt

     

    Elektromotor

     

    ð Magnet ð erzeugt immer Nord und Südpol (äußere Spule)

    ð ist immer vorhanden ð Stator (ist statisch)

    ð Innerhalb befindet sich eine Spule (Elektromagnet)

    ð jedes Magnet hat einen Nord und Südpol

    ð wenn man Strom einschaltet kommt es zu einer Drehung (da gleiche Pole sich abstoßen)

    ð Rotor

    ð durch Wechselstrom wird die Stromrichtung geändert

    ð und es kommt wieder zu einer Drehung

    ð einfachster Motor ist der Wechselstrommotor

    ð beim Gleichstrommotor braucht man zusätzlich einen Stromwender ð Kommutator

     

    ð Durch Strom kriege ich Bewegung ð Elektromotor

    ð wenn ich zwei Magnetfelder bewege bekomme ich Strom

    ð ist dann ein Stromerzeuger ð Generator

    ð Im Generator wird die Bewegung durch eine Turbine erzeugt

     

    Induktionsvorgang (S 165)

     

    ð Bewegung zweier Magnetfelder entsteht Strom

    ð durch die UVW-Regel kann man die Richtung des Induktionsstromes hervorsagen

    U ð Urschach = Bewegung des Leiter

    V ð Vermittler  = Magnetfeld

    W ð Wirkung = Induktionsstrom

    alle stehen im rechten Winkel

     

    Spannung die entsteht ist laut Induktionssatz die Induktionsspannung

     

     

    Transformator

    wenn viel Stromstärke vorhanden ist kommt es zur Erhitzung und es beginnt zu schmelzen

    ð deshalb Strom in hohe Spannung bringen ð macht der Transformator

    ð kann jeden Strom in eine hohe Spannung überführen

    ð jeder Transformator hat ein geschlossenes Magnet ð rechts und links eine Spule

    ð auf der eine Seite eine Spule mit wenigen Windungen

     

    U1 : U2 = M1 : M2

    Die Spannung der einen Spule zur anderen verhält sich wie die Windungsanzahl der einen Spule zur anderen.

     

    P = U x I

     

    U1 : U2 = I2 : I1

    Genau um den Betrag um den ich die Spannung erhöhe wird sich die Stromstärke verringern

     

    Spezieller Transformator

    (siehe S 176)

    Man kann den Transformator als elektrischen Schmelzofen nützen.

     

    Man kann jede Strommenge in Stromstärke oder Spannung zerlegen und jeweils erhöhen und erniedrigen.

     

    ð Kaplan- Francisturbine und das Peltonrad

    ð Kaplanturbine ð Flusskraftwerke ðviel Wasser aber geringe Stauhöhe ð stammt ursprünglich aus Ö

    ð Peltonrad ð geringe Wassermenge, hohe Stauhöhe

    dazwischen ist die Francisturbine

    ð betreiben die Generatoren

    ð Strom muss über weite Strecken geliefert werden ð hohe Spannung muss vorhanden sein ð erreiche ich mit Hilfe eines Transformators

     

    Batterien und Akkumulatoren

     

    kann Strom mit Flüssigkeiten leiten wenn ich eine Säure dazu gebe

    ð heißt Elektrolyt

    ðbrauche 2 Elektroden (Anode und Katode)

    ð Elektrolyse

    ð Umkehrvorgang der Elektrolyse ist in der Batterie zu sehen

     

     

     

    Quellen & Links

    Swop your Documents

    G 2 - Cached Page: Wednesday 27th of March 2024 11:35:49 PM