Energie - das brauche ich?! (Lösungen)

Transkript

1 Textbeispiele Energie - das brauche ich?! (Lösungen) In welchem Satz wird der Begriff Energie nicht im physikalischen Sinn verwendet? Meine Energie ist völlig verbraucht. Energieformen Schreibe die Energieformen in die en Kästchen: 1. Potentielle Energie 2. Chemische Energie / Wärmeenergie 3. Wärmeenergie 4. Elektrische Energie 5. Bewegungsenergie ( Kirsch-Kernenergie ) 6. Bewegungsenergie Energieformen und Energieträger Die Energieträger sind (von links oben nach rechts unten): Sonne, Kernenergie, Biomasse, Wasser, Steinkohle, Wind, Erdöl, Erdgas. Wirkungen des Stromes und dazu passende Geräte sind z. B.: Bewegung (Elektroauto, Ventilator), Licht (Lampe), Wärme (Heizung, Elektroherd), Schall (Stereoanlage),... Jede Energieform benötigt Energieträger. Die Energie des Energieträgers wird in andere Energieformen umgewandelt. Energie kann nicht verloren gehen, sie kann nur in andere Energieformen umgewandelt werden. Licht, Schall, elektrische Energie, usw. sind Energieformen. Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL1

2 Energie und Umwelt Das Problem der Energieumwandlung (Lösung) Jeder der folgenden Fachbegriffe passt in eine Lücke im unten stehenden Text. Lies zuerst den ganzen Text und überlege dabei, welche Wörter an welche Stellen gehören. Trage erst dann die Wörter an der en Stelle ein. alternative Energiequellen, Erdöl, Luftverschmutzung, Sonnenenergie, Wasser, Rohstoffe, Schadstoffe, Rohstoffe, fossile Brennstoffe, Wolle Rohstoffe sind Materialien, die von der Natur geliefert und auf verschiedenste Weise vom Menschen verwendet werden; z. B. Erz, Gestein, Kohle, Erdöl, Wolle, Baumwolle. Auch Wasser, Sonne und Wind werden manchmal als Rohstoffe (zur Energiegewinnung) bezeichnet. Manche Rohstoffe, besonders die fossilen Brennstoffe, sind nur in begrenzter Menge auf unserer Erde vorhanden und werden in näherer oder fernerer Zukunft versiegen. Durch Ausnutzung anderer, sogenannter erneuerbarer oder alternativer Energiequellen werden diese Rohstoffe für die Zukunft geschont, weil sie zur Herstellung lebensnotwendiger Dinge (z. B. Medikamente) dringender benötigt werden als zur Energieerzeugung. Ein weiteres Problem der fossilen Brennstoffe ist, dass bei ihrer Verbrennung Schadstoffe entstehen, die für Luftverschmutzung und andere Umweltbelastungen verantwortlich sind. Umweltschonendere Möglichkeiten zur Energiegewinnung sind z. B. Wasserkraft, Windkraft und Sonnenenergie. Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL9

3 Strom - kein Problem für mich (Lösungen) Stromkreis - Die e Verbindung: In welchen der dargestellten Fälle leuchtet das Lämpchen? Kreuze an. Batterie Batterie Batterie Batterie X X Das Lämpchen leuchtet, wenn das Kontaktplättchen und der Schraubsockel mit je einem Pol der Batterie verbunden sind. Stromleitung - Die lange Hand der Energiequellen: Verlängere den Weg zwischen den Polen der Stromquelle (Batterie) und dem Verbraucher (Lämpchen) durch Stromleitungen (Kabel). Auch jetzt leuchtet das Lämpchen. Was bedeuten diese Schaltsymbole?... Verbraucher (Lämpchen,...)... Stromquelle (Batterie,...)... Stromleitung (Kabel) Schaltplan: Leiter - Nichtleiter: Was passiert? (Versuch 1): Metalle leiten den Strom gut (besonders gut leitet Kupfer). Plastik, Wolle,... leiten den Strom nicht, sie sind Isolatoren. Stromkreis - Zusammenfassung: Das Lämpchen leuchtet bei Bild 1, 4, 5, 6, 7 und 8 Was passiert? (Versuch 2): Salzwasser, Säuren und Laugen leiten den elektrischen Strom ebenfalls. Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL12

4 Spannung einer Batterie Elektrische Spannung (Lösungen) Der Ladungsunterschied zwischen den beiden Polen der Batterie kann mit einem Voltmeter gemessen werden. Die Einheit der elektrischen Spannung U ist 1 Volt. Elektrische Spannung - Zusammenfassung 1) Stromquelle Verbraucher V Voltmeter Schalter 2) Schaltskizze: 3) Die linke Zeichnung zeigt eine Parallelschaltung. V V 4) Welcher Schalter muss geschlossen werden, damit die Lampe leuchtet? Linke Zeichnung: Schalter 1 und 2. Rechte Zeichnung: Schalter 1 oder 2. 5) Parallelschaltung: 6) Schließe die Geräte an. 7) Die Lampe leuchtet in der rechten Abbildung, weil Plus- und Minuspol am Lämpchen angeschlossen sind. (In der linken Abbildung ist das Lämpchen mit 2 Pluspolen verbunden.) 8) Schaltskizze: V 9) Beim Fließen des elektrischen Stromes bewegen sich die negativen Elektronen in die Richtung des positiven Pols der Stromquelle. Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL17

5 Stromstärke - Zusammenfassung Stromstärke (Lösungen) 1) Zeichne in der Zeichnung die Verbindungskabel ein: A 2) Richtig sind die Schaltskizzen a) und b): Die Stromstärke kann am Amperemeter abgelesen werden. 3) Die abgebildete Schaltung ist an 4 Stellen unterbrochen. Zeichne die Verbindungsstücke so ein, dass daraus eine Serienschaltung entsteht. 4) Muss gemessen werden! 5) Die Anzahl der Elektronen, die pro Sekunde durch den Leiter fließen, nennen wir Stromstärke. Sie wird in Ampere (A) gemessen. Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL17

6 Widerstand Widerstand (Lösungen) Bei allen Versuchsanordnungen ergibt sich eine unterschiedliche Stromstärke. Die Drähte haben also einen unterschiedlichen Widerstand. Widerstand - Zusammenfassung 1) Zeichne einen Stromkreis bestehend aus: Stromquelle, Verbraucher und Widerstand Ω 2) Kreuze die e(n) Antwort(en) an: Der Widerstand wird in Ohm gemessen. Der Widerstand in einem Leiter behindert den Stromfluss. Der Widerstand bewirkt eine Veränderung der Stromstärke. Zwischen Spannung, Stromstärke und Widerstand gibt es einen Zusammenhang. 3) Im Fall 3 ist der Widerstand am größten, daher ist die Stromstärke ebenfalls am größten. 4) Begründe, warum jeder Verbraucher als Widerstand gilt. Jeder Verbraucher besteht aus Metallteilen - die Elektronen werden an den Metallatomen abgebremst. 5) Die Stromstärke steigt, wenn die Spannung sinkt oder der Widerstand kleiner wird. Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL17

7 Arbeit und Leistung des elektrischen Stroms Mit einer Kilowattstunde Strom kann man... (Lösung) 1 kg Wäsche waschen. 30 Stunden Radio hören. 3 Stunden bügeln. 67 Stunden mit einer elektrischen Modell-Eisenbahn spielen. mit einem Elektroauto 5 km weit fahren. eine 40-Watt-Lampe 25 Stunden lang brennen lassen. 30 Liter Wasser für eine Dusche auf 37 C erwärmen. 10 Stunden lang fernsehen. 7 Jahre lang 3-mal täglich Zähne putzen. Eine 100 m 2 -Wohnung 15 Minuten lang auf 20 C Raumtemperatur halten. 2 Tage lang einen 150-Liter-Kühlschrank betreiben. 3 Jahre lang täglich elektrisch rasieren. Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL17

8 Strom verbrauch (Lösung) Im Verlauf eines Tages wird einmal mehr, einmal weniger Strom verbraucht. Erkläre die Ursachen. Trage in die Kästchen ein, was die meisten Menschen zu dieser Tageszeit machen, wann besonders viel Strom gebraucht wird usw. Mögliche Lösungsvorschläge (von oben nach unten): Viele Menschen schlafen, kaum Maschinen in Betrieb Wenige Maschinen in Betrieb, einige Menschen beginnen zu arbeiten Frühstückspause Es wird gekocht. Mittagspause Feierabend, viele Maschinen stehen still Nachrichten (Fernsehen), Fußballspiel (Flutlicht) Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL17

9 Strom im Haushalt Gefahren des elektrischen Stromes (Lösungen) Die Fragen werden verglichen, und es wird darüber diskutiert. 1) Benütze nie ein Radio oder ein anderes Elektrogerät in der Badewanne. 2) Wenn dir ein elektrisches Gerät ins Wasser fällt, darfst du es herausholen. 3) Wenn in einer Wohnung kleine Kinder leben, sollen die Steckdosen mit Kindersicherungen abgedeckt sein. 4) Es besteht Lebensgefahr, wenn Kabel von Elektrogeräten schadhaft sind. 5) Wenn du ein Elektrogerät ausschalten möchtest, darfst du auch am Kabel anziehen. 6) Du darfst mit einer Hand an einem Elektrogerät hantieren und gleichzeitig die andere Hand unter das fließende Wasser halten. 7) Du darfst keine Metallgegenstände in die Steckdose stecken. 8) Du darfst auf keinen Fall herabhängende Leitungen berühren. 9) Du darfst in der Nähe von Hochspannungsleitungen spielen (z. B. auf den Dächern von Eisenbahnwaggons). 10) Wenn dein(e) Freund(in) in den Stromkreis gerät, darfst du ihn (sie) berühren. 11) Der Strom sucht sich immer den kürzesten Weg zur Erde. Arbeitsblatt AL29

10 Laufkraftwerk: Wasserkraftwerk (Lösungen) Wasser durchströmt die Turbine. Dabei wird die potentielle Energie des Wassers (höherer Wasserstand durch Aufstauen des Wassers) in kinetische Energie (Bewegung der Turbine) umgewandelt. Die Turbine treibt den Generator an. Der Generator verwandelt die kinetische Energie in elektrische Energie. Speicherkraftwerk: Setze folgende Begriffe in den Text ein: Rohr, Turbine, Stausee, Wasser, Generator, elektrische Wasser fällt vom Stausee durch ein Rohr in die Tiefe und dreht die Turbine. Die Turbine treibt den Generator an, der die Kraft des strömenden Wassers in elektrische Energie umwandelt. Wärmekraftwerk Eine schematische Darstellung (Lösung) Fülle den Lückentext aus, indem du folgende Begriffe verwendest: Pumpe, Generator, Dampferzeuger, Kessel, Kondensator, Turbine, Wasser, Dampf, Wärme Im Kessel wird der Brennstoff verbrannt und dadurch Wärme erzeugt. Diese Wärme wird auf das Wasser übertragen, das in den Rohrleitungen durch den Dampferzeuger strömt. Das Wasser verdampft, der überhitzte Dampf wird auf die Turbine geleitet. Dieser unter hohem Druck und hoher Temperatur stehende Dampf treibt beim Durchströmen die Flügelräder der Turbine an. An die Turbine angekoppelt ist der Generator, der den elektrischen Strom erzeugt. Der in der Turbine abgearbeitete Dampf" wird im Kondensator wieder abgekühlt, kondensiert zu Wasser und wird mit Hilfe der Pumpe in das Rohrnetz des Kessels zurückgepumpt, um dort erneut erhitzt und verdampft zu werden. Arbeitsblatt AL29

11 Wer viel liest, muss Wichtiges zusammenfassen können. Weißt du, wie sich im Lauf der Zeit die Brennstoffe geändert haben? Kohle... Rohöl... Erdgas sich im Lauf der Zeit die Technik geändert hat? Kolbendampfturbine... Dampfturbine... Rauchgasreinigung wann und wodurch der Wirkungsgrad des Kraftwerkes wesentlich gesteigert werden konnte? durch die Fernwärmeauskopplung Wärmekraftwerk Wie funktioniert es? (Lösung) Im Kraftwerkskessel wird Dampf erzeugt. Der Dampf strömt über eine Turbine. Die Turbine dreht sich. Der Generator wird durch die Turbine angetrieben und erzeugt elektrische Energie. Der elektrische Strom wird über Hochspannungsleitu ngen weitergeleitet. Wasserkraftwerk - Wärmekraftwerk Ein Vergleich (Lösung) VOR- TEILE NACH- TEILE Wasserkraftwerk (Beispiel Gaming) gleichbleibende Stromerzeugungskosten geringe Betriebskosten kostenlose Primärenergie Hochwasserschutz Freizeitaktivitäten (bei Stauseen) hohe Baukosten unterschiedliche Stromerzeugung (nach Jahreszeiten) Wärmekraftwerk (Beispiel Simmering) Auskoppelung von Fernwärme möglich große Leistung höhere Errichtungskosten Stromerzeugungskosten abhängig von Brennstoffkosten hohe Betriebskosten Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL34

12 Dynamo Stromerzeugung im Kleinen Dynamo und Generator (Lösungen) Beschrifte die Teile des Dynamos: 1) Antriebsrad, 2) Gehäuse, 3) Antriebswelle, 4) Magnetläufer, 5) Spule, 6) Anschluss-Schraube Wird die Spule überbrückt, leuchtet die Lampe heller. Generatorprinzip 1) Wird ein Magnet in einer Kupferdrahtspule bewegt, so zeigt das Messgerät eine elektrische Spannung an. 2) Es entsteht ebenso eine elektrische Spannung, die Lampe leuchtet. 3) Mechanische Energie wird in elektrische Energie umgewandelt. 4) Im oberen Versuch (1. Abb.) wird der Dauermagnet in der feststehenden Spule bewegt. Im unteren Versuch (2. Abb.) wird die Spule im feststehenden Magneten bewegt. 5) Nein, es kann auch die Spule bewegt werden. Generatoraufbau 1) Spule Magnet Gehäuse Spule Spule 2) Die Turbine ist mit dem Magneten verbunden. Dreht sich die Turbine, so dreht sich auch der Magnet. Es entsteht dadurch eine elektrische Spannung. Arbeitsblatt / Lösungsblatt AL37