Arbeit = Kraft Weg. Formelzeichen: W Einheit: 1 N 1 m = 1 Nm = 1 J Joule ( dschul ) Beispiel: Flaschenzug. F zeigt.

Transkript

1 Kraftwandler Die Energie al Eraltunggröße Ein Kraftwandler it eine mecanice Anordnung, die eine Kraft wirken lät, welce größer it al die Kraft, die aufgewendet wird (oder umgekert). Beipiel: lacenzug Aufgewendete Kraft Gewictkraft (loe ollen plu Lat) G Anzal der loen ollen n Dann gilt G = n Weitere Beipiele: Sciefe Ebene, Hebel, ollen Die goldene egel der Mecanik Je kleiner die aufgewendete Kraft, deto größer der benötigte Weg. Beipiel: lacenzug Hubtrecke Zugtrecke Anzal der loen ollen n Dann gilt: = n G Beacte: Die goldene egel der Mecanik gilt für alle Kraftwandler! G G Die mecanice Arbeit Arbeit = Kraft Weg W = ormelzeicen: W Eineit: N m = Nm = J Joule ( dcul ) Beacte: it die Wegtrecke, in deren ictung die Kraft r zeigt. Die mecanice Energie Energie it die pyikalice Größe, die ein Körper beitzt, wenn er verformen oder erwärmen oder Lict auenden oder mecanice Arbeit verricten kann. r Energie it peicerte Arbeit! ormelzeicen: E Eineit: J ormen mecanicer Energie Kinetice Energie E kin = m v Höenenergie = m g Spannenergie E E p = D Der Energieeraltungatz der Mecanik D: ederkontante : Denung der eder In einem Sytem, in welce nict eingegriffen wird (abcloene Sytem) it die Summe über alle mecanicen Energieformen zu jedem Zeitpunkt kontant: E E + E + E = kontant = kin p Beacte: Die eibung wird ierbei vernacläigt! Seite von 0 Seite von 0

2 mwandlungen mecanicer Energie Die einzelnen mecanicen Energieformen können ic ineinander umwandeln, ire Summe it jedoc immer die gleice. Beipiel: adenpendel one eibung (m=00g; =m) Aufbau der Materie und Wärmelere Da Teilcenmodell der Materie Die Materie it au kleinten Teilcen aufgebaut. E = J E kin = 0 J E = J E kin = 0 J Beipiele: Ein Eienblock betet au Eienatomen, Waer betet au H O-Molekülen Sauertoffga betet au O - Molekülen E = 0 J E kin = J = J E = 0,5 J E kin = 0,5 J Zu jedem Zeitpunkt gilt: E + E kin = J Materie kann in drei verciedenen Aggregatzutänden vorliegen: etköper lüigkeit Ga Weitere Beipiele: reier all, Würfe, ciefe Ebene, ederpendel Der Wirkunggrad Wirkunggrad η = genutzte Energie / aufgebracte Energie η = E E E gilt immer: η < 00 % eibung it in ect nie vernacläigbar! Perpetuum mobile: Macine mit η 00 % nmöglic! Die mecanice Leitung nutz aufg Leitung = umetzte Energie / benötigte Zeitdauer E P = t ormelzeicen: P Eineit: J = W Watt Die Teilcen ind Die Teilcen ind Die Teilcen ind ortfet verciebbar frei Die Temperatur Die Temperatur ϑ it ein Maß für die mittlere kinetice Energie der Teilcen. Die Celiu-Temperaturkala it fetgelegt durc. Den Gefrierpunkt von Waer: 0 C. Den Siedepunkt von Waer: 00 C Aboluter Temperaturnullpunkt: -73,5 C Bei dieer Temperatur beträgt die kinetice Energie aller Teilcen gleic 0 J. E gibt keine niedrigere Temperatur. Seite 3 von 0 Seite 4 von 0

3 Innere Energie Die Innere Energie E i eine Körper it die Summe der Energien aller Teilcen au denen der Körper betet. Erter Hauptatz der Wärmelere m die innere Energie eine Körper zu eröen, kann man entweder mecanice Arbeit W an im verricten oder im Wärme übertragen (oder beide). Übergänge zwicen Aggregatzutänden Scmelzen und Ertarren 0 C ϑ Ei Ei - Waer- Micung Waer E i = W + Merke: Die Wärme it eine Energieform! (Eineit: J) Beipiel: Eine Heizplatte überträgt einem Koctopf Wärme, verrictet jedoc keine mecanice Arbeit an dieem. Grundgleicung der Wärmelere Wird einem Körper Wärme zugefürt und ändert ic dabei ein Aggregatzutand nict, o fürt die zu einer Temperatureröung de Körper. Sieden und Kondenieren: 00 C ϑ Waer Waer - Dampf- Micung In dieem Bereic wird die Wärme dazu verwendet, da Ei von 0 C in Waer von 0 C zu verwandeln. Waerdampf = c m m: Mae de Körper ϑ : Temperaturänderung kj c: Spezifice Wärmekapazität (Materialkontante, Eineit: ) kg C Beacte: Waer at eine er oe pezifice Wärmekapazität! kj c = 4,9 Waer kg C Verdunten In dieem Bereic wird die Wärme dazu verwendet, da Waer von 00 C in Waerdampf von 00 C zu verwandeln. nter Verduntung vertet man den Übergang vom flüigen in den gaförmigen Zutand bei einer Temperatur unteralb der Siedetemperatur. Ser cnelle Teilcen, Suppe Seite 5 von 0 Seite 6 von 0

4 Erklärung: Bei jeder Temperatur gibt e in der lüigkeit auc einige cnelle Teilcen, die entkommen und von einem Lufttoß weggeblaen werden können. Hierbei fällt auc die Temperatur der lüigkeit. Nac einiger Zeit ind alle Teilcen entkommen, die lüigkeit it verduntet. Änderung bei Temperaturänderung Längenänderung feter Körper: l = α l 0 α : Längenaudenungkoeffizient (Materialkontante one Eineit) ϑ : Temperaturänderung Volumenänderung von Stoffen: V = γ V0 l 0 l γ : Volumenaudenungkoeffizient (Materialkontante o. Eineit) Anomalie de Waer: Im Gegenatz zu den meiten anderen Stoffen nimmt da Volumen einer Waermenge wieder zu, wenn die Temperatur unter 4 C inkt. Die Elementarladung Elektrice Energie Die kleinte (tabile) elektrice Ladung it die Ladung e eine Elektron 9 e =,6 0 C Die Elektrice Spannung Wird eine Ladungmenge durc eine Spannung becleunigt, o erält ie ierbei einen Zuwac an kineticer Energie von E. Der Energiezuwac it umo größer, je mer Ladung bewegt wird und je tärker die angelegte Spannung it. + - ür die elektrice Spannung gilt alo: + + Hier at die Elektrice Ladung Hier at die Elektrice Ladung die noc keine kinetice Energie kinetice Energie E kin = = E Da Omce Geetz ür Metalle bei ϑ = kontant gilt: = = kontant I : Elektrice Spannung I: Elektrice Stromtärke : Elektricer Widertand Seite 7 von 0 Seite 8 von 0

5 Serien- und Parallelcaltung Seriencaltung Stromtärke: I = I = I mwandlung elektricer Energie Elektrice Energie kann in andere Energieformen umgewandelt werden. Beipiel: Spannung: = + Widertand: = + Elektrice Energie E El Wärme Kraftwerk Taucieder Parallelcaltung: Stromtärke I = I + I Spannung = = Die elektrice Leitung Die elektrice Leitung P gibt an, wie viel elektrice Energie Ein der Zeit t in andere Energieformen umgewandelt wird. Widertand = + P = E P = I t Eineit: J V A = VA = = W Seite 9 von 0 Seite 0 von 0