Ratgeber / Physik

Den Energieerhaltungssatz anwenden

Wenn eine Lampe leuchtet, wird sie auch warm. Die Energie, die hineingeht, verteilt sich auf Licht und Wärme, und zusammen bleibt es genauso viel. Das sagt der Energieerhaltungssatz: Energie geht nicht verloren und entsteht nicht neu. Gemessen wird Energie in Joule, kurz J.

Wozu du das brauchst

Ein Laptop-Netzteil wird heiß, weil ein Teil der Energie aus der Steckdose als Wärme in die Luft geht statt in den Akku.

Merke

Was hineingeht, ist so viel wie alles, was herauskommt, zusammen. Fehlt etwas, das herauskommt, ziehst du ab; fehlt, was hineinging, zählst du alles zusammen. Ein Körper oben hat Lageenergie, die Energie seiner Höhe; rutscht er hinunter, wird ein Teil durch Reibung zu Wärme, und diesen Teil ziehst du ab. Ein Mixer nimmt 800 J auf und gibt 500 J als Bewegung ab, also gehen $800 - 500 = 300$ J als Wärme weg.

Ein Beispiel Schritt für Schritt

Wie viel Energie geht als thermische Energie an die Umgebung? Wende den Energieerhaltungssatz an.

Eine Solarzelle nimmt 400 J Energie des Lichts auf. Davon gibt sie 80 J als elektrische Energie ab, der Rest geht als thermische Energie an die Umgebung.

Hinein: $400\,\text{J}$ , als Nutzen heraus: $80\,\text{J}$ .
Zusammen muss herauskommen, was hineinging: $80\,\text{J} + \square = 400\,\text{J}$ .
An die Umgebung: $400\,\text{J} - 80\,\text{J} = 320\,\text{J}$ .

Typische Denkfehler

Diese Denkfehler erkennt die App bei der Aufgabe oben — und so erklärt sie sie.

Ein typischer Fehler

Nur an den Nutzen denken und die Wärme vergessen. Auch die thermische Energie, also die Wärme, die an die Umgebung geht, zählt mit.

Zusammengezählt, wo abgezogen wird

Mehr kann nicht herauskommen, als hineingeht: sie nimmt $400\,\text{J}$ auf, und davon sind $80\,\text{J}$ schon der Nutzen. Für die Umgebung bleibt der Rest, also $400 - 80$ .

Nur die Nutzenergie gesehen

$80\,\text{J}$ ist der Nutzen, elektrische Energie. Gefragt ist der andere Teil: die Energie, die als thermische Energie an die Umgebung geht. Für den Energieerhaltungssatz ist sie genauso Energie wie der Nutzen.