ich habe Energie das freut mich ich hoffe du bringst sie auch in dieses Video mit ein na klar ich Wandel meine Energie gleich komplett in erkläre Energie um ich glaube du bist eher zu heiß gelaufen nö mein Körper hat exakt 37,5 Wirkungsgrad ganz ganz dickes Brett ich will auch nicht zu tief nachbohren ich schon mit dem Wirkungsgrad bei mehrstufigen Umwandlungen Abschluss hast du da auch noch irgendwas kleines klar als extrawissen Spezial gibt's den Wirkungsgrad definiert über die Leistung ich schließe meine Augen [Musik] tief in mir spüre ich etwas etwas brodelt und wächst ich sammle die Energie in mir leite sie in meine Hände und in meinen Kopf und Wandel meine innere Energie in erklärenergie um Energieumwandlung Energie gibt es in vielen verschiedenen Formen kinetische Energie potentielle Energie elektrische Energie chemische Energie Wärmeenergie Strahlungsenergie Atomenergie und noch viel mehr die verschiedenen Energieformen können ihre Form wechseln also von einer Form in eine andere umgewandelt werden die chemische Energie die in einer Batterie gespeichert ist wird zu elektrischer Energie oder ein Snowboarder verwandelt die potenzielle Energie vom System Erde Snowboarder in kinetische Energie wenn er ins Tal düst diese Energieumwandlungen treiben unser ganzes Leben an leider wird aber auch immer ein Teil der Energie bei jeder Umwandlung entwertet das bedeutet dass bei einer Umwandlung immer ein Teil der Energie in eine nicht gewünschte oder für uns schlechter nutzbare Form umgewandelt wird oft aber nicht immer ist das Wärmeenergie die wir nur schwer weiter nutzen können eine Leuchtdiode oder LED wandelt die elektrische Energie nämlich nicht nur in Strahlungsenergie um sondern auch in Wärmeenergie und die hilft uns wenig wenn wir die Wohnung hell machen wollen bei jedem Umwandlungsprozess gibt es also auch eine energieentwertung einen besseren Überblick haben wir mit dem energieflussdiagramm der Kasten in der Mitte ist unser Energiewandler zum Beispiel die Leuchtdiode der pfeilings ist die Energieform die reinkommt in diesem Beispiel ist das elektrische Energie der Pfeil rechts ist die Energieform in die der Energiewandler die ursprüngliche Energieform umwandelt als die Energieform die wir haben wollen in unserem Fall Strahlungsenergie der Pfeil der Strahlungsenergie ist etwas dünner als der von der elektrischen denn es wird nicht die komplette elektrische Energie in Strahlungsenergie umgewandelt ein Teil davon wird zu Wärme und das ist dann auch der dritte Pfeil nach unten ein Energiewandler kann alles mögliche sein ein Fernseher eine Bohrmaschine ein Auto und so weiter jeder Energiewandler wandelt eine vorhandene Energieform in eine für uns gewollte Energieform um die Leuchtdiode soll es hell machen doof nur wenn es dabei auch warm wird deswegen sehen wir beim Beispiel LED die Wärmeenergie als energieentwertung an das kann bei einem anderen aber auch anders sein ein Toaster macht aus elektrische Energie Wärmeenergie um das Brot schmackhaft zu bräunen niemand käme auf die Idee mit dem glühenden Draht im Toaster die Küche zu beleuchten allerdings leuchtet der heiße Draht nun mal auch hell deswegen ist im Falle von unserem Toaster ein Teil der Strahlungsenergie und zwar der Teil der Strahlungsenergie der oben aus dem Toaster rausstrahlt die entwertete Energie welche Energieform also die entwertete Energie ist hängt davon ab welche Energie wir am Ende haben wollen bei komplizierten Prozessen vergrößern wir das energieflussdiagramm und es kommen noch weitere Energiewandler und Energieform hinzu ganz genau siehst du das in diesem Video der Energiewandler macht aus der zugeführten Energie für unsere Zwecke nutzbare Energie die können wir auch mit diesen Symbol abkürzen e zu und e-nutz und mit diesen beiden Begriffen kommen wir schon schnell zum Wirkungsgrad der Wirkungsgrad gibt an welcher Anteil der zugeführten Energie in nutzbare Energie umgewandelt wird als formelbuchstaben bekommt der Wirkungsgrad diesen griechischen Buchstaben der wie ein kleines n mit einem langen Bad aussieht und lustigerweise aber ETA heißt das kleine n mit langen Bart heißt ETA und steht für Wirkungsgrad mathematisch können wir folgende Gleichung aufstellen die zugeführte Energie e zu mal den Wirkungsgrad Ether ist gleich der nutzbaren Energie e-nutz und wenn wir das Umstellen bekommen wir die Formel für den Wirkungsgrad Ether ist gleich e-nutz geteilt durch E zu je größer der Wirkungsgrad eines energiewandlers ist desto größer ist der Anteil der zugeführten Energie der in die gewünschte Energieform umgewandelt wird also desto besser oder effizienter wandelt der Energiewandler die Energie um der Wert liegt aber immer zwischen 0 und 1 der Wirkungsgrad wird aber oft auch in Prozent angegeben dafür musst du nur die Zahl vom Wirkungsgrad nehmen und im prozentschreibweise Umwandeln einwirkungsgrad von 0,1 ist ein Wirkungsgrad von 10%. ein Wirkungsgrad von 0,72 ist ein Wirkungsgrad von 72%. ist der Wert 1 oder 100%, dann wandelt der Energiewandler 100% der zugeführten Energie in nutzbare Energie um der maximale Wirkungsgrad liegt immer bei 100%. mehr geht nicht sonst würde ja Energie aus dem Nichts entstehen bei einem Wirkungsgrad von 100% wird keine energieentwertet so einen idealen Energiewandler gibt es leider in der Realität praktisch nicht ist der Wert sehr klein dann wandelt der Energiewandler nur einen kleinen Teil um und die energieentwertung ist sehr groß ist der Wirkungsgrad später nah 0 dann handelt es sich vermutlich um einen sehr schlechten Energiewandler vielleicht eine Toaster Deckenlampe um mal so ein bisschen Gefühl für den Wirkungsgrad verschiedener Dinge zu bekommen gibt es jetzt erstmal ein paar Beispiele ein Fahrrad hat ein Wirkungsgrad von um die 90%. ein Verbrennermotor im Auto von ungefähr 30%. so eine Glühlampe ist ziemlich ineffizient mit einem Wirkungsgrad von gerade einmal drei bis fünf Prozent ein Kernkraftwerk hat ein Wirkungsgrad von ca 33%. Solarzellen haben ein Wirkungsgrad von 15 bis 20 Prozent und eine Windkraftanlage bis zu 50%. jetzt haben wir ein paar Prozentzahlen aber was genau meint man eigentlich mit nutzbarer Energie hier haben wir ein ganz normales Gaskraftwerk hier wird Gas verbrannt und dabei Wasser erhitzt der Wasserdampf treibt dann eine Turbine an die zugeführte Energie ist hier also chemische Energie aus dem Gas und als nutzbare Energie wollen wir elektrische Energie haben dabei entsteht in dem ganzen Prozess aber richtig viel Wärme und die wird nur zum Teil zum Antreiben der Turbine genutzt ein Großteil erwärmeenergie bleibt ungenutzt der Wirkungsgrad ist hier folglich Äther ist gleich elektrische Energie geteilt durch chemische Energie der Wirkungsgrad ist in dem Fall richtig mau weil ja echt viel Energie entwertet wird das kann man doch bestimmt optimieren es gibt ja auch Menschen die in ihren Häusern frieren mit der restlichen Wärmeenergie die dabei entsteht könnte ich doch vielleicht ein paar Häuser heizen also Fernwärme also bauen wir ein neues Gaskraftwerk bei dem die Wärmeenergie die nicht zur Stromgewinnung genutzt werden kann in Form von Fernwärme zum Heizen zur Verfügung gestellt wird und schwupps haben wir jetzt noch eine zweite nutzbare Energie nämlich die Wärmeenergie das neue Gaskraftwerk hat jetzt einen anderen Wirkungsgrad die Wärmeenergie die in den Häusern am Ende ankommt ist nämlich auch nutzbar die beiden Energieform elektrische Energie und Wärmeenergie in den Häusern werden jetzt addiert beide bilden zusammen die nutzbare Energie in einer Formel sieht das dann so aus über dem Bruchstrich stehen dann unsere beiden nutzbaren Energien elektrische und Wärmeenergie unter dem Bruchstrich unsere zugeführte Energie der Wirkungsgrad von unserem zweiten Gaskraftwerk ist höher und damit besser als beim ersten Kraftwerk im echten Leben passieren meistens mehrere Umwandlungsprozesse nacheinander mit ganz verschiedenen energiewandlern bohren wir da mal etwas tiefer in unserer Bohrmaschine hier finden mehrere Prozesse und Umwandlungen statt erst einmal muss die elektrische Energie aus der Steckdose durch einen Elektromotor in kinetische Energie umgewandelt werden unser kleiner Elektromotor hier hat einen Wirkungsgrad von 70%, das heißt 30% der zugeführten Energie werden entwertet und nicht in unsere gewünschte Energieform umgewandelt bei unserem Bohrer können wir die Drehgeschwindigkeit einstellen das passiert mit einem Getriebe das Getriebe ist ein Energiewandler der kinetische Energie in eine etwas andere kinetische Energie umwandelt auch das Getriebe funktioniert leider nicht verlustfrei es hat einen Wirkungsgrad von 90%. also weitere 10% der zugeführten Energie werden hier entwertet aber wie viel Prozent der zugeführten Energie endet letztlich in unserem Bohrkopf und erzeugt unser Loch bei unserem Bora haben wir also zwei Wirkungsgrade der Elektromotor mit 70% oder 0,7 und das Getriebe mit 90% oder 0,9 der gesamte Wirkungsgrad errechnet sich bei mehrstufigen Prozessen dadurch dass man die Wirkungsgrade der einzelnen Prozesse miteinander multipliziert also mal nehmen für den Gesamtwirkungsgrad ETA gesamt der Bohrmaschine ergibt sich somit ETA gesamt ist gleich ETA Motor mal ETA Getriebe also 0,7 x 0,9 das ergibt 0,63 oder 63% unsere Bohrmaschine bringt also tatsächlich 63 Prozent der zugeführten elektrischen Energie an oder besser gesagt in das Holz wenn du mehrere Energiewandler und Wirkungsgrade zu einem Gesamtwirkungsgrad kombinieren willst dann musst du einfach die einzelnen Wirkungsgrade miteinander multiplizieren bisher haben wir den Wirkungsgrad als das Verhältnis von nutzbarer Energie zu zugeführte Energie erklärt aber man kann das auch über die Leistung definieren man kann den Wirkungsgrad auch über die Leistung definieren was war noch gleich der Unterschied zwischen Energie und Leistung und wie hängen die zusammen beim Bergsteigen nimmt die Höhenenergie einer Person zwischen tal- und Gipfel um Delta e zu jetzt kann man aber entweder total schnell den Berg hoch Rennen so dass man in einer kurzen Zeit Delta t oben ankommt dann muss man aber auch eine größere Leistung erbringen wenn ich gemütlich den Gipfel besteige dann brauche ich dafür zwar eine lange Zeit delta-tee aber ich muss auch nicht so eine große Leistung aufbringen die Energiemenge am Schluss auf dem Gipfel ist aber die gleiche die Leistung P ist also die Änderung der Energie pro Zeit also P = Delta e geteilt durch Delta t oder umgeformt Delta e = Leistung P mal Delta t beim langsamen Wanderer ist die Leistung klein und die Zeit groß weil es eben lange dauert beim schnellen Gipfelstürmern ist die Leistung groß und die Zeit klein das Produkt die Energie ist dabei aber bei beiden gleich groß und mit diesem Zusammenhang Delta e ist gleich Leistung P mal die Zeit Delta t können wir die Formel für den Wirkungsgrad umformen der Wirkungsgrad Ether ist gleich der nutzbaren Energie Delta e-nutz geteilt durch die zugeführte Energie Delta e zu für unser Delta e setzen wir jetzt Leistung P mal zeitdelta t ein dann steht da nutzbare Leistung p-nutz mal Zeit Delta t geteilt durch zugeführte Leistung P zu mal Delta t wenn wir uns den selben Zeitraum anschauen dann sind die Delta Tees gleich groß die Delta Tees können wir direkt weg kürzen und erhalten der Wirkungsgrad Äther ist gleich P nutz geteilt durch P zu was ist ein Wirkungsgrad was hast du jetzt auch deine komplette erklärenergie in Wissens Energie vom Zuschauer umgewandelt ja klar mein Wirkungsgrad ist fast 99%. und falls du noch Fragen hast dann holen uns die ganz einfach in die Kommentare und für das letzte Prozent ja da habe ich noch eine Kleinigkeit was denn einen Spickzettel [Musik]