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Energiewandler in der Physik - am Beispiel einfach erklärt

Energiewandler in der Physik - am Beispiel einfach erklärt2:59
Video von Astrid Schweizer2:59

In der Physik (und natürlich auch im alltäglichen Leben) gibt es unterschiedliche Energieformen. Mit sog. Energiewandlern lassen sie sich ineinander umwandeln. Zwei Beispiele zeigen das Verfahren.

Was Sie benötigen:

  • eigentlich nur etwas Zeit und Interesse
  • sowie Grundkenntnisse "Energie"

Energien in der Physik - das sollten Sie wissen

  • Energie, also die Fähigkeit, Arbeit zu leisten, kann in unterschiedlichen Formen vorliegen.
  • So unterscheidet die Physik beispielsweise mechanische Energien wie die kinetische Energie einer Bewegung oder die potentielle Energie eines aufgestauten Sees.
  • Weitere Energieformen sind die elektrische und die magnetische Energie, die in Batterien bzw. magnetischen Feldern gespeichert sind.
  • Darüberhinaus sind auch chemische Energieformen sowie Licht, Wärme Kernenergie und Sonnenenergie bekannt.
  • Die Liste erhebt natürlich keinen Anspruch auf Vollständigkeit, sie soll lediglich zeigen, wie vielfältig Energie (nicht nur in der Physik) sein kann.

Energiewandler - was ist das?

  • Unter einem Energiewandler versteht man ein Gerät, eine Vorrichtung oder auch einen Effekt, der eine Energieart (meist unter Verlusten) in eine andere Energieart umwandelt.
  • Diese Energieumwandlung kann gewollt sein, so wie beispielsweise aus der potentiellen Energie eines Stausees elektrische Energie gewonnen wird.
  • Aber auch ungewollte Energieumwandlungen gibt es. So entsteht bei der Bewegung Reibung, bei der mechanische Energie in Wärme umgesetzt wird. Diese gilt es, in vielen Prozessen zu minimieren bzw. abzuführen.

Energiewandler "Brennstoffzelle" - so funktioniert's

  • Das Prinzip der Brennstoffzelle, bei der chemische Energie in elektrische Energie (sprich Strom) umgewandelt wird, wurde von William Grov schon im Jahr 1839 entdeckt.
  • Seine Brennstoffzelle beruhte - vereinfacht ausgedrückt - auf der durch Platinelektroden verzögerten Knallgas-Reaktion in verdünnter Schwefelsäure. 
  • Diese Zelle, die aus der chemischen Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff (dabei entsteht Wasser) elektrische Energie gewinnt, wurde damals noch galvanische Gasbatterie genannt und lieferte nur eine geringe elektrische Leistung.
  • Das Prinzip ist geblieben, auch wenn es heute natürlich geeignetere Elektrolyte und Werkstoffe gibt, mit denen der Bau effizienter Brennstoffzellen möglich ist.

Energiewandler "Knautschzone" - das Konzept

  • Kinetische Energie von Fahrzeugen, also Bewegungsenergie, soll beim plötzlichen (unfallbedingen) Abbremsen den Insassen keinen Schaden zufügen. Daher besitzen moderne Fahrzeuge eine Knautschzone.
  • Dieser Energiewandler setzt große Anteile der Energie des sich bewegenden Fahrzeugs beim Aufprall in Verformungsenergie (und Wärme) um.
  • Eine gute Vorstellung von dieser Energieumwandlung gewinnt man, wenn man sich vorstellt, dass ein Fahrzeug auf eine "lasche" Feder auffährt und ein Teil seiner Energie dort als Verformung gespeichert wird.
  • Auch die Puffer an Eisenbahnwagen und Loks arbeiten nach diesem Verfahren.

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