Energieerhaltung verstehen — Energie verschwindet nicht

Understanding Energy Conservation — Energy Never Disappears

Physik Klasse 9 13 Aufgaben
EnergieEnergieerhaltungKerncurriculum

Energie kann weder erzeugt noch vernichtet, nur umgewandelt und übertragen werden — die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant. Diese Einsicht ist die schwierigste Stufe der Energie-Lernprogression (Neumann et al. 2013: erst um Klasse 10 erreicht), weil der Alltag sie scheinbar ständig widerlegt. Der scheinbare Widerspruch löst sich erst mit der Entwertung: Die „verschwundene" Energie steckt als thermische Energie in der Umgebung — und ein Perpetuum mobile, das Energie erzeugen soll, kann es deshalb nicht geben. Qualitativ durch Umwandlungsketten verfolgt, geht kein Rest verloren. Das trägt die quantitative Bilanzierung mechanischer Energieformen.

Voraussetzungen (1)

Energieentwertung — warum Energie „verbraucht" scheint
Klasse 9
›

Ermöglicht (4)

Die Energiebilanz des Herds
Klasse 12
›
Energieerhaltung
Klasse 9
›
Kernenergie
Klasse 9
›
Lenzsche Regel und Energieerhaltung
Klasse 12
›
Leicht
Multiple Choice #1 20s â–¶ Testen

Was besagt der Energieerhaltungssatz?

  • â—Ź Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden, nur umgewandelt und ĂĽbertragen
  • â—‹ Energie geht bei jedem Vorgang ein wenig verloren
  • â—‹ Energie kann in Kraftwerken aus dem Nichts erzeugt werden
  • â—‹ Energie bleibt nur bei reibungsfreien Vorgängen erhalten
Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant — bei jedem Vorgang, auch mit Reibung. Mit Reibung wechselt nur mehr Energie in die thermische Form.
Wahr / Falsch #2 15s â–¶ Testen

Ein Erfinder verspricht ein Perpetuum mobile, das ohne Energiezufuhr ewig Arbeit verrichtet. Das kann funktionieren, wenn er geschickt genug baut.

âś“ Falsch
Ein Perpetuum mobile müsste Energie aus dem Nichts erzeugen — das verbietet der Energieerhaltungssatz. Kein noch so geschickter Aufbau umgeht ihn; alle solchen Maschinen sind bisher gescheitert.
Multiple Choice #3 25s â–¶ Testen

Ein Radfahrer rollt aus und bleibt stehen. Seine Bewegungsenergie scheint weg zu sein. Wie passt das zur Energieerhaltung?

  • â—Ź Die Energie steckt jetzt als thermische Energie in Reifen, StraĂźe und Luft
  • â—‹ Es passt nicht — beim Ausrollen wird Energie vernichtet
  • â—‹ Die Energie flieĂźt zurĂĽck in die Muskeln
  • â—‹ Die Energie wartet im Fahrrad auf die nächste Fahrt
Der Alltag scheint die Erhaltung zu widerlegen — die Lösung ist die Entwertung: Die Bewegungsenergie wurde durch Reibung in kaum spürbare thermische Energie der Umgebung umgewandelt. Die Bilanz stimmt exakt.
Multiple Choice #4 25s â–¶ Testen

Welche Umwandlungskette beschreibt ein Wasserkraftwerk richtig?

  • â—Ź Höhenenergie des Wassers → Bewegungsenergie der Turbine → elektrische Energie
  • â—‹ Elektrische Energie → Höhenenergie → Bewegungsenergie
  • â—‹ Thermische Energie → Höhenenergie → elektrische Energie
  • â—‹ Das Kraftwerk erzeugt die Energie neu
Kraftwerke erzeugen keine Energie — sie wandeln um. Das Wasser bringt Höhenenergie mit, die Turbine macht daraus Bewegung, der Generator elektrische Energie.
Wahr / Falsch #5 15s â–¶ Testen

„Energie erzeugen" ist physikalisch ungenau — Kraftwerke wandeln vorhandene Energie nur in elektrische Energie um.

âś“ Wahr
Kohle, Wind, Wasser oder Sonnenlicht liefern die Energie; das Kraftwerk ist ein Umwandler. Der Alltagsbegriff „Stromerzeugung" meint diese Umwandlung.
Multiple Choice #6 25s â–¶ Testen

Ein Ball wird hochgeworfen, steigt, fällt zurück. Welche Aussage über die Energie (ohne Luftwiderstand) ist richtig?

  • â—Ź Bewegungsenergie und Höhenenergie wandeln sich ineinander um, die Summe bleibt gleich
  • â—‹ Oben ist alle Energie verschwunden, unten kommt sie zurĂĽck
  • â—‹ Beim Steigen wächst die Gesamtenergie, beim Fallen sinkt sie
  • â—‹ Die Höhenenergie ist eine ganz andere Energie und hat mit dem Wurf nichts zu tun
Am Umkehrpunkt ist die Bewegungsenergie vollständig zu Höhenenergie geworden — verschwunden ist nichts. Beim Fallen läuft die Umwandlung rückwärts.
LĂĽckentext #7 15s â–¶ Testen

Die ___ eines abgeschlossenen Systems bleibt bei allen Vorgängen konstant.

âś“ Antwort: Gesamtenergie
Das ist die Kernaussage der Energieerhaltung. Einzelne Energieformen dürfen wachsen oder schrumpfen — ihre Summe nicht.
LĂĽckentext #8 12s â–¶ Testen

Energie kann weder erzeugt noch ___ werden.

âś“ Antwort: vernichtet
Beides ist unmöglich — Energie wechselt nur Form und Ort. Das ist einer der am besten geprüften Sätze der gesamten Physik.
Wahr / Falsch #9 15s â–¶ Testen

Dass Energie erhalten bleibt, obwohl sie im Alltag ständig zu „verschwinden" scheint, versteht man erst zusammen mit der Energieentwertung.

âś“ Wahr
Genau — die scheinbar verschwundene Energie ist entwertete thermische Energie in der Umgebung. Erhaltung und Entwertung erklären den Alltag nur gemeinsam.
Mittel
Multiple Choice #1 25s â–¶ Testen

Handy-Akku über Nacht geladen, tagsüber „leer telefoniert". Wo ist die Energie am Abend?

  • â—Ź Als thermische Energie, Licht und Funkwellen an die Umgebung abgegeben
  • â—‹ Sie wurde beim Telefonieren vernichtet
  • â—‹ Sie ist noch vollständig im Akku, nur versteckt
  • â—‹ Sie ist zurĂĽck ins Stromnetz geflossen
Das Handy wandelt die chemische Energie des Akkus in Wärme, Displaylicht und Funkwellen um — sie verteilt sich in der Umgebung. „Leer" heißt umgewandelt, nicht vernichtet.
Wahr / Falsch #2 20s â–¶ Testen

Bei einem Pendel mit Reibung nimmt die GESAMTenergie des Systems aus Pendel, Aufhängung und Luft mit der Zeit ab.

âś“ Falsch
Die Gesamtenergie des ganzen Systems bleibt konstant — nur die Schwingungsenergie des Pendels nimmt ab, weil sie in thermische Energie von Lager und Luft übergeht.
Multiple Choice #3 25s â–¶ Testen

Woher stammt die Energie deines FrĂĽhstĂĽcksbrots, wenn man die Kette ganz zurĂĽckverfolgt?

  • â—Ź Von der Sonne — Pflanzen speichern Sonnenlicht als chemische Energie
  • â—‹ Aus dem Supermarkt
  • â—‹ Der Körper erzeugt Energie beim Verdauen neu
  • â—‹ Aus dem Backofen der Bäckerei
Getreide speichert per Photosynthese Sonnenenergie als chemische Energie; unser Körper wandelt sie in Bewegung und Körperwärme um. Erhaltung heißt auch, dass sich jede Energie zurückverfolgen lässt.
Multiple Choice #4 25s â–¶ Testen

Welche Frage prĂĽft eine Energiebilanz qualitativ richtig?

  • â—Ź Welche Energieform nimmt ab, welche nimmt zu — und geht die Rechnung auf?
  • â—‹ Wie viel Energie ist bei dem Vorgang verloren gegangen?
  • â—‹ Wie viel neue Energie ist entstanden?
  • â—‹ Welche Energie war zuerst da, die Bewegung oder die Kraft?
Energieerhaltung denken heißt bilanzieren: Jede Abnahme einer Energieform muss irgendwo als Zunahme wieder auftauchen — notfalls als thermische Energie der Umgebung.