Arbeitsblatt: Energie

Aufgabe 1 Getränkeanlieferung im Studentenwohnheim Um eine Getränkekasten in den 4. Stock zu bringen, ist doppelt so viel Energie nötig wie für den 2. Stock. Begründe! Vergleiche den Energieaufwand für den 3. Stock mit dem für den 1. Stock. Vergleiche die zugeführte Energie für 3 Kästen im 1. Stock und 2 Kisten im 3. Stock. Wann braucht man 6mal so viel Energie wie beim Tragen einer Kiste in den 1. Stock? Ein voller Kasten hat die Masse 18 kg. Jedes Stockwerk ist 3,50m hoch. Wie viel Energie ist nötig, um 20 Kästen in den 3. Stock zu bringen? Aufgabe 2 Vergleiche die beiden Energien: Ein Bagger belädt einen Lkw mit 8 Sand aus einer Baugrube. Er muss den Sand um 4m heben. Wie viel Energie ist dafür erforderlich? Wie viel Energie brauchst du, um 1 kg Suppe von 20 C auf 100 C zu erhitzen? Aufgabe 4 Beim Rheinfall von Schaffhausen stürzt das Wasser 23 tief hinab. Um wie viel C er wärmt es sich beim Aufprall? Tipp: Rechne mit 1 kg Wasser oder mit 1000 kg Wasser. Aufgabe 3 Steinschlagkatastrophe: „Es begann in Norwegen am Abend des 15. Januar 1905, als man zwei kräftige, explosionsartige Knalle hörte, gefolgt von einem 10minütigen Lärm. Niemand konnte sehen, was geschah, denn dazu war es zu dunkel. Ein Felsvorsprung von 50 Breite und 100 Höhe hatte sich oben in 500m Höhe aus der Wand des Ramnefjells gelöst und war in das darunter liegende Blockfeld gestürzt. a) Angenommen, der Block war nur 10m tief Dann ergibt sich eine Masse von 90 000 Tonnen. Wie viel Lageenergie (in Megajoule) wurde beim Sturz umgewandelt? (Die gleiche Energie wird umgewandelt, wenn 10 TNT explodieren.) Wie stark hätte sich ein See von 1 km2 Fläche und 20 Tiefe erwärmt, wenn das Geröll hineingestürzt wäre? Aufgabe 5 Muskeln geben auch thermische Energie ab. Beim Joggen wandelt ein 75 kg schwerer Mensch in 30 min etwa 1000 kJ thermische Energie um. Wie stark würde sich seine Körpertemperatur erhöhen, wenn die thermische Energie nicht an die Umgebung abgegeben würde (mittlere spezifische Wärmekapazität des Körpers: c3,5 kJ kg C Wäre dieser Temperaturanstieg für den Körper problematisch? Aufgabe 6 Dreht man das Papprohr um, fällt 1 kg Bleischrot 1 in die Tiefe. Wenn man es 13mal fallen lässt, hat es sich um 1 C erwärmt. Wie viel Energie ist nötig, um 1 kg Blei um 1 C zu erwärmen? Aufgabe 7 Energie sparen durch Duschen statt Vollbad? Wie viel Energie könnte pro Jahr in einem 4PersonenHaushalt gespart werden, wenn jede Person zwei Vollbäder pro Woche durch zwei Duschen ersetzt? Für ein Vollbad werden 150 kg Wasser, für ein Duschbad 40 kg Wasser von 10 C auf 40 C erwärmt. b)Wie viel Geld könnte im Jahr gespart werden, wenn das Wasser elektrisch erhitzt wird? 1000 kJ elektrische Energie kosten 5 ct. Ein Warmwasserbereiter wandelt 85% der elektrischen Energie in thermische Energie des Wassers um. Aufgabe 8 Welche Fläche müssen Sonnenkollektoren zur Warmwasserbereitung pro Person ha ben? Jede Person benötigt am Tag etwa 100 kg Warmwasser. Das Wasser muss von 10 C auf 40 C erwärmt werden. Von März bis Oktober beträgt die tägliche Sonneneinstrahlung im Mittel rund 7000 kJ m2