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Leistungsvergleich (für Tablets geeignet)

Auf die Plätze, fertig, los! Mit einer schier unglaublichen Energie sprinten die 100-Meter-Läufer los und erreichen ihr Ziel schon innerhalb weniger Sekunden. Welche Spitzenleistung kann ein gut trainierter Sportler innerhalb dieser kurzen Zeitspanne erzielen? Ist er in der Lage, kurzfristig eine höhere Leistung als etwa ein Heizkessel oder eine Waschmaschine zu erbringen? Das lässt sich in der interaktiven Animation erkunden!

Diese Anwendung ist in HTML5 programmiert und eignet sich somit auch für die Nutzung auf mobilen Endgeräten.

Leistungsvergleich starten (für Tablets geeignet)

Eine Energiesparlampe erzeugt das Licht anders als eine Glühlampe nicht mit einem glühenden Draht. Hier wird vielmehr ein Gas durch elektrischen Strom ionisiert, d.h. elektrisch leitend gemacht. Die Ionen werden durch weitere Energiezufuhr zum Leuchten angeregt. Bei gleicher Lichtausbeute wie eine übliche 60-Watt-Glühlampe benötigt eine Energiesparlampe nur 11 Watt elektrische Leistung.

Funktionsweise der Interaktivität

Per Mausklick kann ein gewünschtes Objekt bzw. Person gewählt werden. Zur Wahl stehen: Sportler, Toaster, Energiesparlampe, Glühlampe, Waschmaschine, Blockheizkraftwerk, Laptop, Pkw und Heizkessel.

Anhand der Skalen lassen sich die Dauerleistung und die kurzzeitig mögliche Spitzenleistung ablesen. Ausgeben werden die Werte in Watt, Menschen- und Pferdestärken. Außerdem erhält man einen kurzen Informationstext zu dem gewählten Untersuchungsgegenstand.

Energie bewegt uns

Alles, was wir tun, hängt mit Energie zusammen. Ob Autofahren, Heizen, Kochen oder Licht machen – immer benötigen wir dafür Energie. Dazu können wir zum Beispiel Benzin oder Holz verbrennen; in diesen Dingen steckt also Energie.

Detailansicht der interaktiven Animation: Sportler

Ein Spitzenradsportler kann einige Sekunden lang eine Leistung von 1000 Watt erbringen – das entspricht knapp 1,4 PS. Eine Stunde kann er mehr als 300 Watt liefern. Ein durchschnittlich großer Erwachsener, der nicht speziell trainiert ist, kann dauerhaft nur etwa 100 W leisten.

Energie ist aber nicht nur in Brennstoffen enthalten. Auch in Bewegung selbst steckt Energie. Das sieht man daran, dass man mit Wind – also bewegter Luft – Strom erzeugen kann. Und auf dem Fahrrad lässt sich das selbst ausprobieren: Beim Bremsen während einer Bergabfahrt werden Bremsen und Felgen warm – aus der Bewegung wird Wärme.

Energie tritt also in verschiedenen „Verpackungen“ auf – in Brennstoffen, als Bewegung oder als Wärme. Man bezeichnet sie als Energieformen oder auch Energieträger. Und Energie lässt sich von einem Träger auf den anderen übertragen, oder, wie man auch sagt, von einer Energieform in eine andere umwandeln.

Zum Beispiel enthält elektrischer Strom Energie, die ein Elektromotor in Bewegungsenergie umwandeln kann. Ein Automotor dagegen nutzt dazu die Energie aus Benzin.

Es gibt also verschiedene Möglichkeiten, das gleiche Ergebnis – Bewegung, Wärme oder Licht – zu erreichen. Um diese Wirkung zu beschreiben, gibt es die physikalische Größe „Energie“. Sie ist sozusagen die einheitliche „Währung“ für das, was man mit Bewegung, Wärme oder Treibstoff bewirken kann.

Leistung

Der britische Physiker James Prescott Joule bewies in einem anschaulichen Experiment: Durch kräftiges Rühren kann man Wasser aufwärmen, ihm Energie zuführen. Macht es dabei einen Unterschied, ob man das Wasser eine Minute lang kräftig rührt oder ob man für die gleiche Temperaturerhöhung fünf Minuten lang gemächlich rührt?

Nein, die Energie, die man dem Wasser zuführt, ist die gleiche – schließlich erhöht sich die Temperatur ja um den gleichen Betrag. (Vorausgesetzt, der Wasserbehälter ist gut isoliert, sodass im Laufe der Zeit keine Energie entweicht.)

Detailansicht der interaktiven Animation: Toaster

In einem Toaster verlaufen dünne Metalldrähte, die sich stark erwärmen, wenn Strom durch sie geschickt wird. Je nach eingestelltem Bräunungsgrad werden um die 900 W benötigt – bei manchen Modellen noch mehr.

Trotzdem ist klar: Das kräftige Rühren ist anstrengender, das gemächliche Rühren dauert zwar länger, ist aber weniger anstrengend. Insgesamt wird dabei die gleiche Energie übertragen, aber verteilt auf einen längeren Zeitraum – pro Sekunde also weniger Energie. Wie anstrengend man das Rühren empfindet, hängt also davon ab, wie viel Energie pro Zeit übertragen wird.

Auch die Leistungsmessung hat ihre eigene Geschichte: Früher wurden manche Getreidemühlen von Pferden angetrieben. Um bei den Müllern Werbung für seine Dampfmaschine zu machen, hat der Erfinder James Watt die Leistung der Dampfmaschinen mit der von Pferden verglichen. Dazu hat er gemessen, wie viel Energie ein durchschnittliches Pferd pro Sekunde auf die Mühle überträgt – und konnte dann die Leistung seiner Dampfmaschine in „Pferdestärken“ angeben.

Als 1889 das Einheitensystem vereinfacht wurde, hat man festgelegt, dass Leistung zukünftig in Joule pro Sekunde gemessen werden soll und die Abkürzung dafür nach James Watt benannt. Ein Joule pro Sekunde liefern, bedeutet also ein Watt Leistung eine Sekunde lang liefern. Wenn man es schafft eine Stunde lang jede Sekunde ein Joule Energie zu liefern, dann entspricht das einer Wattstunde (Wh). Dafür benötigt man insgesamt 60 mal 60 mal 1 Joule also 3600 Joule oder 3,6 Kilojoule was etwa einem Drittel Stück Würfelzucker entspricht.

Von der Stromrechnung kennt man die Kilowattstunde (kWh). Sie bezeichnet die Energiemenge, die übertragen wird, wenn eine Stunde lang ein Kilowatt ,was 1000 Watt entspricht,geleistet wird.

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