MINT lernen

Energie kennenlernen

Zehn Sachaufgaben, in denen du zwei Schritte verbinden musst — vom Wasserkocher bis zum Kraftwerk.

Dein Fortschritt:
0 / 0 Aufgaben
2

Aufgabenblock — AFB II

Zehn Sachaufgaben aus allen Kapiteln des Themas: erst die Situation übersetzen, dann in mehreren Schritten rechnen — mit gestuften Tipps, wenn du nicht weiterkommst.

A1
Wasserkocher
AFB II

Ein Wasserkocher mit P = 2000 W läuft t = 3 min. Der Strom kostet 35 ct je kWh.

a) Ermitteln Sie die aufgenommene Energie in kJ. b) Rechnen Sie die Energie in kWh um und ermitteln Sie die Kosten.

kJ
ct
Ansatz: E = P · t; für die Kosten die Energie erst in kWh umrechnen (1 kWh = 3 600 000 J).
Rechenweg: t = 3 min = 180 s; E = 2000 W · 180 s = 360 000 J. 360 000 J : 3 600 000 J/kWh = 0,1 kWh; 0,1 · 35 ct.
Lösung: a) 360 kJ b) 3,5 ct
Vollständige Lösung
t = 3 min = 180 s. a) E = P · t = 2000 W · 180 s = 360 000 J = 360 kJ. b) 360 000 J = 0,1 kWh, Kosten = 0,1 kWh · 35 ct/kWh = 3,5 ct. Drei Minuten Wasserkochen kosten also nur 3,5 ct. Hinweis: Sekunden und Watt gehören zusammen — erst am Ende in kWh umrechnen.
A2
Schokoriegel und Treppenstufen
AFB II

Auf einem Schokoriegel steht der Brennwert 250 kcal. Es gilt 1 kcal = 4,2 kJ. Für eine Treppenstufe benötigt ein Kind etwa 0,35 kJ.

a) Berechnen Sie den Brennwert in kJ. b) Berechnen Sie, wie viele Treppenstufen diese Energie rechnerisch reicht.

kJ
Stufen
Ansatz: Erst kcal in kJ umrechnen, dann die Gesamtenergie durch die Energie je Stufe teilen.
Rechenweg: 250 · 4,2 kJ = 1050 kJ; 1050 kJ : 0,35 kJ je Stufe.
Lösung: a) 1050 kJ b) 3000 Stufen
Vollständige Lösung
a) E = 250 kcal · 4,2 kJ/kcal = 1050 kJ. b) n = 1050 kJ : 0,35 kJ = 3000 Stufen. Ein einziger Riegel liefert also die Energie für 3000 Treppenstufen. Hinweis: kcal und kJ nie verwechseln: Die Zahl in kJ ist rund viermal so groß.
A3
Glühlampe im Energiefluss
AFB II

Eine alte Glühlampe nimmt je Sekunde 60 J elektrische Energie auf und gibt davon 3 J als Licht ab.

a) Werten Sie die Angaben aus und geben Sie die Abwärme je Sekunde an. b) Geben Sie den nutzbaren Anteil in Prozent an.

J
%
Ansatz: Energiebilanz: E(zugeführt) = E(nutzbar) + E(Abwärme). Der Anteil ist nutzbare Energie geteilt durch zugeführte Energie.
Rechenweg: 60 J − 3 J = 57 J; 3 J : 60 J = 0,05.
Lösung: a) 57 J b) 5 %
Vollständige Lösung
a) E(Abwärme) = 60 J − 3 J = 57 J. b) Anteil = 3 J : 60 J = 0,05 = 5 %. Von 60 J werden nur 5 % zu Licht, der Rest heizt das Zimmer. Hinweis: Die Energie verschwindet nicht — sie wird entwertet.