Frage von nilsikoecher, 42

Wirkungsgrad berechnen ------ Ich weiß die Formel, aber nicht was ich einsetzen muss - kann mir jemand helfen?

also hier sind die Informationen bitte (wer es kann) soll den Wirkungsgrad berechnen !!!

Aufgabe 25.1.08.1 (11 Punkte) Peter hat gerade eine große Portion Pommes (2500 kJ) gegessen. Dabei werden etwa ¼ der mit der Nahrung aufgenommenen Energie in Muskeln umgesetzt und ¾ der Energie als thermische Energie in die Umgebung abgegeben.

a) Wie oft müsste er mit zwei Kisten von jeweils 12 kg die 4 Stockwerke (pro Stockwerk 3.5 m) zu seiner Wohnung hochgehen, um diese Energie wieder „loszuwerden“?

geg.: 2500 kJ : 4 = zu nutzende Energie Höhe zur Wohnung = 4 x 3.5 m Gewicht Kiste (12 kg)

ges.: zu bewältigende Strecke

Lös.: 2500 kJ : 4 = 625 kJ umgesetzte Energie 4 x 3.5 m = 14 m Höhe zur Wohnung W = F x s  14 m x 12 kg = 168 kJ 168 kJ x 2 = 336 kJ  Lösung

     Er müsste die Kiste den gesamten weg 4 Mal hinauf tragen um 
     Die gesamte Energie zu verbrauchen („loszuwerden“).

b) Bestimme den Wirkungsgrad des Vorgangs.

Lös.: ????

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 42

am Ende wird a) leider doch noch falsch.

Richtig:
Pro Gang werden 335 kJ verbraucht (weil er ja 2 Kisten á 12 kg trägt).
Um insgesamt 625 kJ zu verbrauchen (umzusetzen), muss er den Vorgang 625/335 = 1,87 mal wiederholen.  

b) Wirkunsggrad ist Wirkung durch Aufwand.

Der Aufwand sind 2500 kJ, die Wirkung sind 625 kJ.
eta = 625/2500 = 0,25

Das ergibt sich aber schon aus der Fragestellung, da wird ja vorgegeben, dass die Wirkung 1/4 und die Abwärme 3/4 beträgt. Da es aber nicht darum geht, das Treppenhaus über die Abwärme zu heizen, ist das keine Wirkung sondern Verlust.   

Es gilt auch grundsätzlich: Wirkung + Verlust = Aufwand

Kommentar von nilsikoecher ,

vielen dank sehr hilfreich !!!

Kommentar von Hamburger02 ,

ALARM!!! Fehler!!

Habe deine Rechnung nicht genau überprüft und daher einen Fehler gemacht. Drauf gekommen bin ich, weil die vorgeschlagene Lösung nicht plausibel ist, denn es kann ja nicht sein, dass ein Mittagessen alleine dadurch verbraucht wird, dass man 2 mal hintereinander 2 Bierkisten in den 4. Stock schleppt.

Und warum passiert der Fehler? Weil die Einheiten in der Berechnung nicht sauber mitgezogen wurden.

Korrekt wäre also bei a) (an b) ändert sich nichts):

Erforderliche Energie, um 2 Kisten á 12 kg hochzuschleppen ist gleich der Zunahme der potentiellen Energie:

Epot = m * g * h = 24 kg * 9,81 m/s^2 * 14 m = 3296 J = 3,296 kJ

Mit W = F * s kommt das selbe raus, weil F = m * g ist.

Damit ergibt sich, dass man 625 kJ / 3,286 kJ = 190 mal den Gang machen muss. Das klingt wesentlich plausibler, um ein Mittagessen abzuarbeiten.


Kommentar von nilsikoecher ,

und wie lange würde man bei 300 watt dafür brauchen ??? also t

Kommentar von Hamburger02 ,

P = W / t

Leistung ist Arbeit pro Zeit.

Umgestellt nach der Zeit:

t = W / P = 625 kJ / 0,3 kW = 625 / 0,3 J/W = 2083 J / (J/s) = 34,7 min

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