Versuchsanleitung W4 – Wirkungsgrad

Aufgabe:

  1. Bestimme den Wirkungsgrad elektrischer Geräte beim Erwärmen von Wasser und erarbeite Vorschläge zu seiner Verbesserung

  2. Diskutiere Maßnahmen zur Energieeinsparung an der Schule, Nutzen und Grenzen


Vorbetrachtungen:

  1. Nenne den Energieerhaltungsatz. Warum scheint er häufig in der Praxis nicht zu gelten?

  2. Erläutere die Einflussfaktoren bei der Berechnung des Wirkungsgrades im Bsp. des LB S.223.

  3. Der Wirkungsgrad ist stets kleiner als 1 (100 %). Was würde es bedeuten, wenn der Wirkungsgrad größer als 1 sein könnte?

  4. Beschreibe die Energieumwandlungen beim Erwärmen von Wasser mit einer Heizquelle (Wasserkocher oder Herdplatte)

    1. in Worten.

    2. Gib eine Formel für die aufgewendete Energieart(menge) und eine Formel für die genutzte Energieart(menge) an.

  5. Verwende die Angaben aus Aufgabe 20 des LB S.226. Berechne elektrische Arbeit, Hubarbeit und Wirkungsgrad der Anlage.

  6. Diskutiere Maßnahmen zur Energieeinsparung an der Schule, Nutzen und Grenzen.

  7. Lies sorgfältig das Arbeitsblatt „Energy-Check 3000“, um an elektrischen Geräten den aktuellen „Energieverbrauch“ in einer bestimmten Zeit zu ermitteln.


Geräte und Hilfsmittel:

Heizplatte, 2 Gefäße, Wasserkocher, Tauchsieder, Messbecher, Stativmaterial, Energy-Check 3000, Rührstab, Kachel als feuerfeste Unterlage

Versuchsaufbau:

selbständig Skizzen ergänzen

Arbeitsanweisungen:

  1. Hinweis: Vorsicht beim Erwärmen des Wassers – Verbrennungsgefahr (max. 60 °C) Tauchsieder mit Stativmaterial befestigen!!!

  2. Bestimme die Masse des zu erwärmenden Wassers.

  3. Baue eine Vorrichtung auf, die es ermöglicht, die aufgewendete elektrische Energie für den Wasserkocher mit dem Energy-Check 3000 zu bestimmen; messe gleichzeitig die Zeitdauer der Erwärmung und die Temperaturdifferenz.

  4. Berechne aus der Leistung des Gerätes (vgl. Typenschild) und Zeit die aufgewendete elektrische Energie und vergleiche mit dem Messergebnis des Energy-Check 3000.

  5. Berechne die nutzbare Energie (Wärmemenge) aus m, c und .

  6. Bestimme den Wirkungsgrad des Wasserkochers in Prozent.

  7. Wiederhole die Messungen für andere elektrische Geräte (Tauchsieder, Heizplatte mit kleinerem und größerem Topf). Bestimme jeweils den Wirkungsgrad und diskutiere die Ergebnisse (Warum dieser Wirkungsgrad? Energieverluste? Abweichungen bei aufgewendeter Energie? Verbesserungsmöglichkeiten des Wirkungsgrades ! ……)


Arbeitsblatt Energy-Check



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