Arbeit, Energie, Energieerhaltung, Leistung

Inhalt Begriffe: Arbeit, Energie, Leistung Austausch von Energie Der Satz von der Erhaltung der Energie

„Arbeit verhält sich zu Energie wie Kontobewegung zu Kapital*“ * Aber Achtung: Kein Kredit, keine Überziehung!

Arbeit, Energie gibt es im Zusammenhang mit: Kraft und Weg Massen und Geschwindigkeit Wärme Feldstärken, d. h. zum Feld-Aufbau Massen Photonen in elektromagnetischen Wellen

Der Energieerhaltungssatz Die Gesamtenergie bleibt konstant, Energie kann aber ausgetauscht und umgewandelt werden Systeme, in denen dieser Satz gilt, nennt man „abgeschlossen“

Arbeit ist Austausch von Energie Dem System wird Energie zugeführt: Vorzeichen: Plus Joule Joule Vom System wird Energie abgeführt: Vorzeichen: Minus -1 1 -1 1 „System 1“ „System 2“

Austausch zwischen potentieller und kinetischer Energie Zeit t, Geschwindigkeit v System 1: Träge Masse m System 2 mit potentieller Energie Wpot Die potentielle Energie Wpot dient in diesem Vorgang zur konstanten Beschleunigung der Masse m

Vollständige Umwandlungsfolge bei diesem Vorgang Potentielle Energie Kinetische Energie Kinetische + Rotations-Energie Wärme-Energie

Umwandlung der potentiellen in kinetische Energie Versuch Eine „schwere Masse“ beschleunigt eine „träge Masse“ auf der Luftkissenfahrbahn: Umwandlung der potentiellen in kinetische Energie

Potentielle und kinetische Energie Einheit 1 J Kinetische Energie einer Masse m mit Geschwindigkeit v Potentielle Energie einer Masse m in Höhe h im Gravitationsfeld der Erde Diese Formen der Energie sind besonders wertvoll, weil sie vollständig austauschbar sind

Leistung ist Arbeit pro Zeit Zeit [s] 5 s Arbeit [J] Arbeit [J] -1 1 -1 1 „System 1“ „System 2“ Leistung ist Arbeit pro Zeit

Leistung ist Arbeit pro Zeit 2 Leistung ist Arbeit pro Zeit

Leistung P = ΔW / Δt Einheit Leistung ist ein Quotient: Zähler: In einer Zeit Δt übertragene Energie ΔW, Nenner: Zeit Δt „Leistung ist Arbeit durch Zeit" Die Einheit der Leistung ist „Watt“

Zusammenfassung Satz von der Erhaltung der Energie: Die Gesamtenergie bleibt konstant, sie kann aber ausgetauscht oder in andere Formen umgewandelt werden Als „Verrichten von Arbeit“, kurz „Arbeit“, bezeichnet man Austausch von Energie zwischen zwei Systemen Analogie zwischen Begriffen: Es verhält sich Arbeit zu Energie wie Kontobewegung zu Kontostand In vielen Anwendungen gilt: Arbeit ist Kraft mal Weg Besonders wertvoll sind in der Mechanik kinetische und potentielle Energie einzelner Massen, weil sie vollständig austauschbar sind Leistung ist der Quotient „Arbeit durch Zeit“: P = ΔW / Δt [W] , die Einheit ist Watt

Besonders wertvoll sind Systeme, in denen die Arbeit „reversibel“ ist finis Joule Joule -1 1 -1 1 „System 1“ „System 2“ Besonders wertvoll sind Systeme, in denen die Arbeit „reversibel“ ist