Energieumwandlung – nutzbare Energie, Energieverlust und Energieerhaltung

Was sie zeigt

Jedes Gerät wandelt Energie von einer Form in eine andere um, doch nur ein Teil davon liegt in der gewünschten Form vor. Das Modell schickt einen Strom von Energieteilchen vom Eingang (elektrische Energie, chemische Energie im Kraftstoff oder Licht) durch das Gerät und teilt ihn in Nutzenergie und Verlustenergie auf, meist als Wärme an die Umgebung abgegeben. Der Wirkungsgrad ist die Nutzenergie geteilt durch die insgesamt zugeführte Energie. Bei jedem Wirkungsgrad zeigen die laufenden Summen, dass Nutzenergie plus Verlustenergie gleich der zugeführten Energie ist; das veranschaulicht den Energieerhaltungssatz und warum effiziente Geräte Energie sparen.

So funktioniert es

Wählen Sie mit den Schaltflächen unter dem Bild ein Gerät, zuerst Glühlampe, und lesen Sie die Anteile von Nutz- und Verlustenergie beim typischen Wirkungsgrad ab. Wechseln Sie dann zu LED-Lampe und vergleichen Sie. Ziehen Sie den Regler Wirkungsgrad, um eigene Werte zu testen, und prüfen Sie, dass die Energiebilanz oben immer aufgeht. Mit Zurücksetzen löschen Sie die Summen vor jedem Vergleich, mit Pause lesen Sie die Werte in Ruhe ab.

Einstellbare Parameter

• Gerät Glühlampe, LED-Lampe, Ventilator, Wasserkocher, Moped (Benzinmotor), Solarmodul
• Wirkungsgrad (0 = typischer Wert des Geräts) 0–100 %
• Zugeführte Energie pro Zyklus 50–500 J
• Geschwindigkeit des Energieflusses 0,5–3 ×
• Energieteilchen anzeigen

Fragen zum Erkunden

1. Welche Energieumwandlung ist bei einem Wasserkocher nützlich, und welche ist Verlust?
2. Wohin geht die Verlustenergie, und nimmt die gesamte Energie dabei ab?
3. Warum braucht eine LED-Lampe für dieselbe Helligkeit weniger elektrische Energie als eine Glühlampe?