Acces și materiale Forță și impuls
Căi către ENERGIE
Secvența "clasică": cinematică -> forță -> muncă -> energie.
RECENZIE: Elaborați accesul la termeni complecși. Imediatitatea înțelegerii este îngropată, puterea conceptului este redusă. O definiție de genul: "Energia este abilitatea de a lucra„Energia se întoarce la termenul de muncă mai complex și înseamnă, în general, lucru mecanic, un produs scalar din doi vectori. Unul face un drum lung către un termen care este mai ușor de dezvoltat direct din termenul de zi cu zi.
Ceea ce se numește forță în viața de zi cu zi este de obicei mai aproape de energia fizică. Propoziții precum „Astăzi am multă energie " poate fi continuat. Pare adecvat să se dezvolte termenul direct din ideile de zi cu zi și să se utilizeze aspecte cunoscute precum valorile nutriționale sau unitatea de watt (putere) ca abordări.
Energia este scalară și poate fi descrisă ca mărime asemănătoare cantității conceptualizează. (A se vedea: cursul de fizică Karlsruhe)
Pagina de informatii (kpk.pdf, 115 kB)
M. Apolin (Puzzle mecanică, hpt-Verlag) începe volumul despre mecanică direct cu considerații de energie, fără a presupune alți termeni.
Posibilă secvență
1. Ce este energia?
În orice caz, este unul dintre termenii cei mai importanți și de anvergură din fizică, care a câștigat, de asemenea, o mare importanță în viața de zi cu zi - gândiți-vă la energie ca la un factor economic.
2. Forme și purtători de energie
Energia vine în diferite „forme”. Este necesar atunci când ceva este pus în mișcare, încălzit, ridicat. ar trebui sa fie. În loc de: „Energia este abilitatea de a lucra” se poate pune întrebarea: În ce moduri puteți genera căldură?
Formele de energie din formularea de zi cu zi sunt, de exemplu: energia mecanică (mișcare, poziție), energia electrică, energia chimică și căldura.
Diferitele forme sunt de fapt determinate de Purtător sau. Dimensiunile purtătorului (cum ar fi: impuls, entropie, încărcare electrică). Acestea pot fi convertite una în cealaltă, prin care se reține suma totală.
3. Diagramele fluxului de energie
Conservarea Energiei este prezentată de cantitățile (pe termen lung) la fel de mari de energie intrată și ieșită. Aceasta poate fi utilizată pentru a explica legea conservării energiei într-un mod mai realist în sistemul deschis. Se pot forma și lanțuri întregi de conversie a energiei - de ex. de la centrale termice la becuri.
Lucrăm cu un instrument care este, de asemenea, utilizat în economie este folosit. Diagramele fluxului de energie economică arată similar, dar în locul purtătorilor de energie fizică sunt descrise acolo cele economice. Acest lucru duce la formele economice de energie ENERGIA PRIMARĂ, ÎNCHEI ENERGIA și BENEFICIAȚI ENERGIA.
Fluxurile de energie în Austria și în mașină: Diagrama fluxului de energie.pdf, 70 kB
4. Valoarea energiei
Formele de energie au diferite "valoare", conversiile nu sunt arbitrare sau fără pierderi.
Din punct de vedere fizic, această valoare este legată de Ordin, Direcționalitate de energie. Într-o mașină în mișcare, (aproape) toți atomii se mișcă în aceeași direcție cu aceeași viteză. La frânare, această energie este transformată în căldură, adică în energie cinetică dezordonată a moleculelor de aer sau a componentelor mașinii. Formele de energie „valoroase” foarte ordonate sunt teoretic complet convertibile în alte forme. Cea mai mare valoare este reprezentată de energia electrică și mecanică, cea mai mică de căldură (sau energie internă).
Ca primă aproximare, valoarea fizică corespunde și valorii economice: Cele mai scumpe forme de energie sunt cele care pot fi utilizate cel mai flexibil - cum ar fi energia electrică.
consumul de energie devine devalorizarea energiei aici, generaţie sau prevedere pentru modernizare.
5. Muncă și performanță
Astfel de diagrame fac, de asemenea, o distincție între energie și loc de munca sau definiția lui putere posibil. În fizică, se face distincția între energie ca dimensiune a sistemului (cât este în sistem, cât este stocată) și fluxul sau ieșirea de energie - acest lucru este denumit în general lucru.
Munca mecanica este întotdeauna asociat cu efectele forțelor de-a lungul cărărilor; rămâne în afară de pierderile (de căldură) (de exemplu, legea pârghiei). Munca Electrica apare în circuitele electrice când curenții sunt sub tensiune. Cantitatea corespunzătoare în termodinamică se numește Căldură.
Se numește puterea acestor fluxuri de energie (adică energie pe timp) putere. Dacă cineva atribuie putere unui convertor de energie, acesta descrie viteza de conversie a energiei. În general, convertoarelor de energie li se acordă ieșiri nominale - conversii de energie pe timp, pe care le pot realiza în mod ideal. De exemplu: bec: 100W, mașină de ex. 50 kW. La oameni Ieșirea continuă (conversie bazală) poate fi specificată ca aproximativ 80 W, dar sunt posibile ieșiri de vârf în domeniul kW.
6. Cum măsurați energia?
Despre performanță Prima opțiune este disponibilă pentru noi - este cunoscută de mulți convertoare (ca putere nominală). Asta te lasă cu E = P.t calculați energia convertită în timp t, din wați și secunde obținem jouli (sau din kilowați și ore kWh). Exemple sunt „consumatorii” electrici din gospodărie, autovehicule, centrale electrice .
Cea mai cunoscută este unitatea Jouli din Valoare nutritionala - conținutul de energie (teoretic) al alimentelor. De fapt, indică o energie chimică sau o muncă și se calculează din conversia surselor de energie carbohidrați, proteine și grăsimi cu oxigen. Aceasta poate fi utilizată pentru a estima cifra de afaceri și performanța energiei umane. „Caloriile” sau „joulii” specificate sunt întotdeauna kcal și kJ. Foaia de lucru permite compararea valorilor nutriționale cu conversiile de performanță naehrwert_umsatz.pdf (125 kB)
Mai mult, energia poate fi utilizată prin intermediul loc de munca (adică fluxurile de energie) calculați, fiecare dintre ele având propriile formule.
Când ridicăm într-un câmp gravitațional, îl obținem din greutate * înălțime. Asa ca poti conversia energiei mecanice și evaluați performanța oamenilor - de exemplu atunci când urcați scările, mergeți și alergați. (Protocolul de mers pe jos: go_run.pdf, 150 kB). Trebuie remarcat faptul că performanța mecanică reprezintă aproximativ 20% -25% din cifra de afaceri totală. Unitatea joule provine din mecanică: 1 J = 1 Nm - de ex. Ridicați o bară de ciocolată cu un metru.
Acest lucru este, de asemenea, ușor de calculat Căldură. A fost utilizată pentru a defini prima unitate energetică, kilogramul calorii kcal: energia necesară pentru a încălzi 1 kg de apă cu 1 ° C. 1 kcal = 4,2 kJ.
Unitatea de energie mai mare kWh este cunoscută din Facturile de utilități - Energia electrică convertită este măsurată în kWh. Se măsoară din produsul curentului, tensiunii și timpului.