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2026-10-04T13:01:17Z

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= Einleitung =

'''Technische Physik verstehen – Wirkungsgrade und Energiebilanzen aufstellen''' ist ein kompakter Lernkurs für die [[Ausbildung]]. Du lernst, technische Systeme so abzugrenzen, dass Du zugeführte Energie, Nutzenergie und Verluste eindeutig zuordnen kannst. Danach stellst Du Energiebilanzen auf, berechnest [[Wirkungsgrad|Wirkungsgrade]] und begründest technische Entscheidungen.

'''Kurzbeschreibung:''' Nutzenergie, Verluste und Systemgrenzen.

'''Wichtig:''' Energie „verschwindet“ nicht. Was technisch als '''Verlustenergie''' bezeichnet wird, ist Energie, die für den gewählten Zweck und innerhalb der gewählten Betrachtung nicht nutzbar ist, zum Beispiel abgegebene Wärme oder Schall. Grundlage ist der [[Energieerhaltungssatz]].

'''Alle Zahlen im Ausbildungsfall sind fiktiv und didaktisch gewählt.''' Es werden keine personenbezogenen Daten, Uploads oder externen KI-Dienste benötigt.

[[Datei:Energiebilanz Motor.svg|500px|rahmenlos|center]]

'''Bildfall:''' Die Grafik zeigt eine Energiebilanz eines Motors. Suche zuerst den Energieeingang, dann Nutzenergie und weitere Energieabgaben.

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== Lernziele ==

Nach dem Kurs kannst Du eine [[Systemgrenze]] festlegen, Energie- und Leistungsströme benennen, eine Bilanz prüfen, den Wirkungsgrad aus Energie oder Leistung berechnen und Ergebnisse technisch interpretieren.

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== Lerneinheit 1: Systemgrenze zuerst ==

Eine Energiebilanz gilt immer für ein '''festgelegtes System'''. Die Systemgrenze entscheidet, welche Energieströme die Grenze überschreiten.

Für einen Antrieb können zum Beispiel drei Betrachtungen sinnvoll sein: nur der Elektromotor, Motor plus Getriebe oder die komplette Förderanlage. Derselbe reale Vorgang kann dadurch unterschiedliche Nutzleistungen und Wirkungsgrade erhalten.

[[Datei:Thermodynamic-system.svg|500px|rahmenlos|center]]

'''Merksatz:''' Bevor Du rechnest, zeichnest oder beschreibst Du die Systemgrenze.

'''Entscheidungssituation:''' Du sollst den Wirkungsgrad des Elektromotors mit einem Herstellerwert vergleichen. Dann muss die Systemgrenze möglichst nur den Motor umfassen. Würdest Du zusätzlich Getriebe und Lager einschließen, würdest Du zusätzliche Verluste mitmessen und nicht mehr dieselbe Größe vergleichen.

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== Lerneinheit 2: Nutzenergie und Verluste ==

'''Nutzenergie''' ist der Anteil der zugeführten Energie, der den festgelegten technischen Zweck erfüllt. '''Verlustenergie''' ist der Anteil, der für diesen Zweck nicht genutzt wird.

Für ein stationäres System ohne relevante Energiespeicherung gilt vereinfacht:

<math>E_\mathrm{zu}=E_\mathrm{nutz}+E_\mathrm{verlust}</math>

Mit Leistungen über dasselbe Zeitintervall:

<math>P_\mathrm{zu}=P_\mathrm{nutz}+P_\mathrm{verlust}</math>

Bei Energiespeicherung muss zusätzlich die Änderung der im System gespeicherten Energie berücksichtigt werden:

<math>E_\mathrm{zu}=E_\mathrm{nutz}+E_\mathrm{verlust}+\Delta E_\mathrm{System}</math>

[[Datei:Efficiency diagram by Zureks.svg|500px|rahmenlos|center]]

'''Kurzcheck:''' Wenn 2,0 kW zugeführt und 1,5 kW nutzbar abgegeben werden, beträgt die Verlustleistung 0,5 kW. Die Bilanz ist geschlossen, weil 1,5 kW + 0,5 kW = 2,0 kW.

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== Lerneinheit 3: Wirkungsgrad ==

Der [[Wirkungsgrad]] <math>\eta</math> beschreibt das Verhältnis von Nutzen zu Aufwand.

<math>\eta=\frac{E_\mathrm{nutz}}{E_\mathrm{zu}}</math>

Bei gleicher Betrachtungszeit gilt auch:

<math>\eta=\frac{P_\mathrm{nutz}}{P_\mathrm{zu}}</math>

Der Wirkungsgrad ist dimensionslos und wird häufig in Prozent angegeben. Für einen gewöhnlichen Energiewandler gilt <math>0\leq\eta\leq1</math> beziehungsweise 0 % bis 100 %.

'''Beispiel:''' <math>P_\mathrm{zu}=2{,}0\,\mathrm{kW}</math> und <math>P_\mathrm{nutz}=1{,}5\,\mathrm{kW}</math> ergeben <math>\eta=1{,}5/2{,}0=0{,}75=75\,%</math>.

[[Datei:Wirkungsgrade Elektromotoren.png|500px|rahmenlos|center]]

'''Bildauftrag:''' Nutze die Grafik nicht als festen Tabellenwert für eine reale Maschine. Lies vielmehr ab, dass Wirkungsgrade von Bauart und Betriebsbedingungen abhängen können.

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== Video-Fall 1: Sankey und Wirkungsgrad ==

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=R0QrWv_YHYQ |500|center}}

'''Auftrag:''' Achte im Video auf Nutzenergie, Verlustenergie und die Breite der Energieflüsse. Formuliere danach in einem Satz, warum ein [[Sankey-Diagramm]] für eine Energiebilanz hilfreich ist.

'''Rückmeldung:''' Ein Sankey-Diagramm macht Energieflüsse und deren Größenverhältnisse sichtbar. Ein guter Satz nennt deshalb sowohl die Richtung als auch die Aufteilung des Energieflusses.

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== Lerneinheit 4: Gesamtwirkungsgrad ==

Werden mehrere Energiewandler hintereinander betrachtet, multiplizieren sich ihre Teilwirkungsgrade:

<math>\eta_\mathrm{ges}=\eta_1\cdot\eta_2\cdot\ldots\cdot\eta_n</math>

Beispiel: Motor 85 % und nachgeschaltete Mechanik 84,7 %:

<math>\eta_\mathrm{ges}=0{,}85\cdot0{,}847\approx0{,}72=72\,%</math>

'''Plausibilitätsprüfung:''' Der Gesamtwirkungsgrad einer Kette ist nicht größer als der kleinste beteiligte Teilwirkungsgrad, wenn alle Teilwirkungsgrade zwischen 0 und 1 liegen.

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== Ausbildungsfall: Förderband in einer Montagehalle ==

Du arbeitest an einem Förderband. Ein Leistungsmessgerät zeigt am Motor einen elektrischen Eingang von '''3,00 kW'''. An der Motorwelle werden '''2,55 kW''' mechanisch abgegeben. Am Förderband stehen nach Getriebe, Lagerung und Rolle noch '''2,16 kW''' als gewünschte mechanische Leistung zur Verfügung.

{| class="wikitable" style="margin:auto"
! Größe
! Fiktiver Wert
! Bedeutung
|-
| <math>P_\mathrm{zu}</math>
| 3,00 kW
| elektrische Eingangsleistung
|-
| Motorwelle
| 2,55 kW
| mechanische Ausgangsleistung des Motors
|-
| <math>P_\mathrm{nutz}</math>
| 2,16 kW
| Nutzleistung am Förderband
|-
| Betriebszeit
| 8 min
| Beobachtungszeitraum
|}

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=== Basisaufgabe ===

Berechne den Wirkungsgrad des Motors.

<math>\eta_\mathrm{Motor}=\frac{2{,}55}{3{,}00}=0{,}85=85\,%</math>

'''Begründetes Feedback:''' 85 % ist plausibel, weil die Motorwellenleistung kleiner als die elektrische Eingangsleistung ist. Der Rest von 0,45 kW verlässt die betrachtete Nutzkette zum Beispiel als Wärme, Reibungs- oder weitere Verlustleistung.

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=== Anwendungsaufgabe ===

Betrachte jetzt Motor, Getriebe, Lager und Rolle gemeinsam. Berechne Gesamtwirkungsgrad und Verlustleistung.

<math>\eta_\mathrm{ges}=\frac{2{,}16}{3{,}00}=0{,}72=72\,%</math>

<math>P_\mathrm{verlust}=3{,}00-2{,}16=0{,}84\,\mathrm{kW}</math>

'''Begründetes Feedback:''' Die 0,84 kW sind nicht „verschwunden“. Sie werden nur nicht als gewünschte Förderleistung genutzt. Die größere Systemgrenze enthält zusätzlich die Verluste der nachgeschalteten Mechanik.

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=== Transferaufgabe ===

Im Winter könnten fiktiv 0,50 kW der Abwärme zum Heizen eines direkt angrenzenden Arbeitsplatzes sinnvoll genutzt werden. Beurteile, ob der Wirkungsgrad der Anlage dadurch „steigt“.

Wenn mechanische Förderleistung und nutzbare Heizleistung gemeinsam als Nutzen gelten, wäre:

<math>\eta_\mathrm{System}=\frac{2{,}16+0{,}50}{3{,}00}\approx0{,}887=88{,}7\,%</math>

'''Begründetes Feedback:''' Die Zahl steigt, aber die Bewertungsaufgabe hat sich geändert. Jetzt gelten zwei Nutzwirkungen und eine andere Systemdefinition. 88,7 % darf deshalb nicht unkritisch mit dem reinen Antriebswirkungsgrad von 72 % verglichen werden.

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== Gestufte Hilfen ==

'''Hilfe 1 – Orientierung:''' Zeichne zuerst eine Grenze um genau das Bauteil oder die Anlage, die Du bewerten willst.

'''Hilfe 2 – Bilanz:''' Schreibe alle Leistungen auf, die die Grenze hinein- oder hinausqueren.

'''Hilfe 3 – Formel:''' Bei stationärem Betrieb gilt <math>P_\mathrm{zu}=P_\mathrm{nutz}+P_\mathrm{verlust}</math>.

'''Hilfe 4 – Wirkungsgrad:''' Teile gewünschte Nutzleistung durch zugeführte Leistung.

'''Hilfe 5 – Kontrolle:''' Prüfe Einheit, Bilanzsumme und den Bereich von 0 bis 100 %.

{{BR}}
== Video-Fall 2: Wirkungsgrad berechnen ==

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=Iax1YOx49xQ |500|center}}

'''Auftrag:''' Vergleiche die im Video verwendete Rechenstruktur mit dem Förderbandfall. Suche immer zuerst nach „Nutzen“ und „Zufuhr“, bevor Du Zahlen einsetzt.

{{BR}}
== Video-Fall 3: Elektromotor und Generator ==

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=92VFq7hi62w |500|center}}

'''Entscheidungsauftrag:''' Überlege vor der Rechnung, welche Ausgangsgröße beim Motor beziehungsweise Generator als Nutzen festgelegt wird. Erst danach ist die Wirkungsgradformel eindeutig anwendbar.

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== Formelkarte ==

{| class="wikitable" style="margin:auto"
! Frage
! Beziehung
|-
| Wie groß ist der Wirkungsgrad?
| <math>\eta=\frac{E_\mathrm{nutz}}{E_\mathrm{zu}}=\frac{P_\mathrm{nutz}}{P_\mathrm{zu}}</math>
|-
| Wie groß ist die Verlustleistung?
| <math>P_\mathrm{verlust}=P_\mathrm{zu}-P_\mathrm{nutz}</math>
|-
| Wie groß ist die Verlustenergie?
| <math>E_\mathrm{verlust}=E_\mathrm{zu}-E_\mathrm{nutz}</math>
|-
| Wie groß ist der Gesamtwirkungsgrad einer Kette?
| <math>\eta_\mathrm{ges}=\eta_1\cdot\eta_2\cdot\ldots</math>
|}

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== Typische Fehlerbilder ==

# [[Systemgrenze]]: Rechenwerte stammen aus unterschiedlichen Systemgrenzen.
# [[Wirkungsgrad]]: Prozentwerte werden beim Multiplizieren nicht in Dezimalzahlen umgewandelt.
# [[Energiebilanz]]: Verlustenergie wird fälschlich als vernichtete Energie bezeichnet.
# [[Leistung]]: kW und kWh werden verwechselt.
# [[Nutzenergie]]: Die gewünschte Wirkung wird nicht vor der Rechnung festgelegt.

{{BR}}
== Quellen- und Mediencheck ==

Die fachlichen Kernaussagen wurden mit folgenden überprüfbaren Quellen abgeglichen. Abrufdatum: 4. Oktober 2026.

# [https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/wirkungsgrad LEIFIphysik: Wirkungsgrad]: Definition über Energie und Leistung sowie Gesamtwirkungsgrad.
# [https://de.wikipedia.org/wiki/Wirkungsgrad Wikipedia: Wirkungsgrad]: Verhältnis von Nutzenergie beziehungsweise Nutzleistung zu zugeführter Energie beziehungsweise Leistung.
# [https://de.wikipedia.org/wiki/Energieerhaltungssatz Wikipedia: Energieerhaltungssatz]: Grundlage der Energiebilanz.
# [https://de.wikipedia.org/wiki/Thermodynamisches_System Wikipedia: Thermodynamisches System]: Systemgrenzen und Bilanzgedanke.
# [https://epub.uni-regensburg.de/78922/ Universität Regensburg: Lehrexperiment Wirkungsgrad eines Elektromotors]: Video eines Messversuchs; auf der Quellseite als CC BY-NC-ND 4.0 ausgewiesen.

'''Medienrechte der eingebundenen Commons-Dateien:'''

# [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Energiebilanz_Motor.svg Energiebilanz Motor.svg] – Autor Menner – CC0 1.0.
# [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Efficiency_diagram_by_Zureks.svg Efficiency diagram by Zureks.svg] – Autor Zureks – Public Domain.
# [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wirkungsgrade_Elektromotoren.png Wirkungsgrade Elektromotoren.png] – Autor Twitchykraut – CC BY-SA 4.0.
# [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thermodynamic-system.svg Thermodynamic-system.svg] – Autor MikeRun – CC BY-SA 4.0.

'''YouTube-Hinweis:''' Die drei Videos werden nur über den YouTube-Player eingebettet. Für eine Weiterverwendung außerhalb der Plattform wird hier keine freie Lizenz unterstellt; Inhalte sollen nicht ohne gesonderte Rechteprüfung kopiert oder verändert werden.

{{BR}}
= Interaktive Aufgaben =

{{BR}}
== Quiz: Teste Dein Wissen ==

{{MC}}

'''Was beschreibt der Wirkungsgrad eines Energiewandlers?'''
(Das Verhältnis von Nutzenergie zu zugeführter Energie)
(!Die Summe aus Nutzenergie und Verlustenergie)
(!Die Zeit bis zum Stillstand einer Maschine)
(!Die elektrische Spannung am Eingang)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Bilanz gilt vereinfacht für ein stationäres System ohne Energiespeicherung?'''
(Zugeführte Energie ist gleich Nutzenergie plus Verlustenergie)
(!Nutzenergie ist gleich Verlustenergie minus zugeführte Energie)
(!Verlustenergie ist immer gleich null)
(!Zugeführte Energie ist kleiner als Nutzenergie)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Systemgrenze ist passend, wenn nur der Motorwirkungsgrad mit einem Herstellerwert verglichen werden soll?'''
(Nur der Motor)
(!Motor plus gesamtes Förderband)
(!Die komplette Werkhalle)
(!Nur das Stromnetz außerhalb der Maschine)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Ein Motor nimmt 2,0 kW auf und gibt 1,5 kW nutzbar ab. Wie groß ist der Wirkungsgrad?'''
(75 Prozent)
(!25 Prozent)
(!50 Prozent)
(!133 Prozent)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wie groß ist im selben Beispiel die Verlustleistung?'''
(0,5 kW)
(!1,5 kW)
(!2,0 kW)
(!3,5 kW)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was bedeutet Verlustenergie fachlich korrekt?'''
(Energie die für den gewählten Zweck nicht genutzt wird)
(!Energie die physikalisch vernichtet wurde)
(!Energie die immer elektrisch gespeichert bleibt)
(!Energie die grundsätzlich nicht messbar ist)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wie wird der Gesamtwirkungsgrad mehrerer hintereinander geschalteter Energiewandler bestimmt?'''
(Die Teilwirkungsgrade werden miteinander multipliziert)
(!Die Teilwirkungsgrade werden immer addiert)
(!Nur der größte Teilwirkungsgrad wird verwendet)
(!Nur der kleinste Teilwirkungsgrad wird verwendet)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Aussage zu kW und kWh ist richtig?'''
(kW ist eine Leistung und kWh ist eine Energie)
(!kW ist eine Energie und kWh ist eine Leistung)
(!Beide Einheiten bezeichnen ausschließlich Wirkungsgrad)
(!Beide Einheiten sind dimensionslos)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Warum kann sich ein berechneter Nutzungsgrad ändern wenn Abwärme zusätzlich sinnvoll genutzt wird?'''
(Weil sich die Definition der Nutzenergie beziehungsweise des Nutzens ändert)
(!Weil dadurch Energie erzeugt wird)
(!Weil Verlustenergie aus dem Energieerhaltungssatz verschwindet)
(!Weil die zugeführte Leistung automatisch null wird)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was sollte bei einer unplausiblen Rechnung mit mehr als 100 Prozent Wirkungsgrad zuerst geprüft werden?'''
(Systemgrenze Messwerte und Zuordnung von Nutzen und Zufuhr)
(!Ob Prozentwerte grundsätzlich größer als 100 sein müssen)
(!Ob Verlustleistung negativ definiert werden sollte)
(!Ob die Energieerhaltung nicht gilt)

{{E}}
<br>

{{BR}}
== Memory ==

<div class="memo-quiz">
{|
|-
| Wirkungsgrad || Verhältnis von Nutzen zu Zufuhr
|-
| Nutzenergie || Gewünschter Energieanteil
|-
| Verlustleistung || Differenz zwischen zugeführter und nutzbarer Leistung
|-
| Systemgrenze || Festgelegte Grenze der Bilanz
|-
| Sankeydiagramm || Grafische Darstellung von Energieflüssen
|-
| Kilowatt || Einheit der Leistung
|-
| Kilowattstunde || Einheit der Energie
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== Drag and Drop ==

<div class="lueckentext-quiz">

{| class="wikitable"
! Ordne die richtigen Begriffe zu.
! Thema
|-
| '''Zugeführte Leistung'''
| Energiefluss pro Zeit in das betrachtete System
|-
| '''Nutzleistung'''
| Gewünschte Ausgangsleistung des Systems
|-
| '''Verlustleistung'''
| Nicht als gewünschte Nutzleistung verfügbarer Anteil
|-
| '''Systemgrenze'''
| Legt fest welche Ströme zur Bilanz gehören
|-
| '''Gesamtwirkungsgrad'''
| Produkt der Teilwirkungsgrade einer Umwandlungskette

|}
{{E}}

<br>
<br />

{{BR}}
== Kreuzworträtsel ==

<div class="kreuzwort-quiz">
{|
|-
| Wirkungsgrad || Wie heißt das Verhältnis von Nutzenergie zu zugeführter Energie?
|-
| Nutzenergie || Wie heißt der Energieanteil der den festgelegten technischen Zweck erfüllt?
|-
| Verlustleistung || Wie heißt die Differenz aus zugeführter und nutzbarer Leistung?
|-
| Systemgrenze || Wie heißt die gedachte Grenze die den Bilanzraum festlegt?
|-
| Energieerhaltung || Welches Prinzip besagt dass Energie nicht erzeugt oder vernichtet wird?
|-
| Sankeydiagramm || Wie heißt eine Darstellung bei der Energieflüsse als unterschiedlich breite Ströme gezeigt werden?
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== LearningApps ==

<iframe> https://learningapps.org/index.php?s=Technische+Physik+Wirkungsgrade+Energiebilanzen </iframe>

{{BR}}
== Lückentext ==

<quiz display=simple>
{'''Vervollständige den Text.'''<br>
|type="{}"}
Vor jeder Energiebilanz legst Du eine { Systemgrenze } fest. Der gewünschte Anteil der zugeführten Energie heißt { Nutzenergie }. Nicht für den festgelegten Zweck genutzte Energie wird als { Verlustenergie } bezeichnet. Der Wirkungsgrad ist der Quotient aus Nutzenergie und { zugeführter Energie }. Bei gleicher Betrachtungszeit kann der Wirkungsgrad auch aus Nutzleistung und { zugeführter Leistung } berechnet werden. Mehrere hintereinander geschaltete Teilwirkungsgrade werden für den Gesamtwirkungsgrad { multipliziert }. Die Differenz aus zugeführter und nutzbarer Leistung ist die { Verlustleistung }. Ein Sankey-Diagramm macht die Verteilung von { Energieflüssen } sichtbar. Bei Speicherung muss zusätzlich die Änderung der { Systemenergie } berücksichtigt werden.
</quiz>

<br>

{{BR}}
= Offene Aufgaben =

{{BR}}
=== Leicht ===
# [[Energiefluss]]: Fotografiere keine betrieblichen Anlagen, sondern skizziere aus dem Gedächtnis einen alltäglichen Energiewandler und markiere Zufuhr, Nutzen und Verluste.
# [[Wirkungsgrad]]: Erfinde zwei plausible Leistungswerte für einen Motor und berechne daraus den Wirkungsgrad.
# [[Systemgrenze]]: Zeichne für eine Bohrmaschine zwei unterschiedliche Systemgrenzen und erkläre, warum sich der betrachtete Nutzen ändern kann.
# [[Sankey-Diagramm]]: Zeichne für 100 J Zufuhr, 72 J Nutzen und 28 J Verluste ein einfaches Sankey-Diagramm.

{{BR}}
=== Standard ===
# [[Energiebilanz]]: Erstelle für den fiktiven Förderbandfall eine vollständige Bilanz in kW und zusätzlich für acht Minuten in kWh.
# [[Gesamtwirkungsgrad]]: Entwickle eine technische Kette aus drei Energiewandlern mit fiktiven Teilwirkungsgraden und berechne den Gesamtwirkungsgrad.
# [[Fehleranalyse]]: Formuliere drei typische Ursachen dafür, dass eine Messrechnung scheinbar einen Wirkungsgrad über 100 Prozent ergibt.
# [[Messkonzept]]: Plane, welche Größen Du an einem kleinen ungefährlichen Lehrversuch messen müsstest, um einen Wirkungsgrad zu bestimmen. Führe keine Arbeiten an Netzspannung durch.

{{BR}}
=== Schwer ===
# [[Systemanalyse]]: Vergleiche für denselben fiktiven Antrieb die Systemgrenzen Motor, Motor plus Getriebe und Gesamtanlage. Begründe, welche Grenze für welche technische Frage geeignet ist.
# [[Abwärmenutzung]]: Entwickle zwei Szenarien, in denen Abwärme einmal Verlust und einmal Nutzenergie ist, und erkläre den Unterschied.
# [[Technische Entscheidung]]: Zwei fiktive Antriebe haben 78 Prozent und 84 Prozent Wirkungsgrad. Entwickle weitere Kriterien, die vor einer Beschaffungsentscheidung geprüft werden müssten.
# [[Transfer]]: Erstelle ein kurzes Erklärvideo oder Storyboard, in dem Du einer neuen Auszubildenden erklärst, warum Energieerhaltung und Wirkungsgrad sich nicht widersprechen.

{{:Offene Aufgabe - MOOC erstellen}}

{{BR}}
= Lernkontrolle =

# [[Systemgrenze beurteilen]]: Ein Team misst elektrische Motorleistung am Eingang, aber mechanische Nutzleistung erst hinter einem langen Förderband. Erkläre, warum das Ergebnis kein reiner Motorwirkungsgrad ist und wie die Messung verbessert werden kann.
# [[Bilanzfehler finden]]: In einer Rechnung stehen 4,0 kW Zufuhr, 3,1 kW Nutzleistung und 1,4 kW Verlustleistung. Prüfe die Bilanz, beschreibe den Fehler und nenne mindestens zwei mögliche Ursachen.
# [[Gesamtwirkungsgrad übertragen]]: Ein System besteht aus drei Stufen. Entwickle selbst plausible Teilwirkungsgrade, berechne den Gesamtwirkungsgrad und begründe, warum das Ergebnis kleiner als jeder einzelne ideale Wert sein muss.
# [[Nutzen neu definieren]]: Beurteile einen Fall, in dem Abwärme im Sommer ungenutzt bleibt, im Winter aber zum Heizen verwendet wird. Erkläre, welche Kennzahl Du für einen fairen Vergleich angeben würdest.
# [[Messdaten interpretieren]]: Zwei Messungen desselben Antriebs liefern unterschiedliche Wirkungsgrade. Entwickle eine Prüfreihenfolge für Systemgrenze, Betriebszustand, Messorte, Einheiten und Messunsicherheit.
# [[Entscheidung begründen]]: Entscheide, ob ein höherer Wirkungsgrad allein ausreicht, um eine Maschine als „besser“ zu bewerten. Begründe mit mindestens drei technischen Kriterien.

<br>
<br>

{{BR}}
= Lernnachweis =

Für einen Lernnachweis solltest Du zeigen, dass Du nicht nur Formeln einsetzen kannst, sondern technische Zusammenhänge sicher begründest.

# Du legst für eine konkrete Aufgabe eine passende Systemgrenze fest.
# Du unterscheidest Energie und Leistung sowie kWh und kW.
# Du stellst eine vollständige Energiebilanz auf.
# Du berechnest Nutzleistung, Verlustleistung und Wirkungsgrad.
# Du bestimmst bei mehreren Stufen einen Gesamtwirkungsgrad.
# Du prüfst Ergebnisse auf Plausibilität.
# Du erklärst, warum Verlustenergie keine vernichtete Energie ist.
# Du begründest, wie eine andere Nutzendefinition oder Systemgrenze die Kennzahl verändert.
# Du dokumentierst Annahmen und fiktive Daten eindeutig.

<br>
<br>

{{BR}}
= OERs zum Thema =

<iframe> https://de.m.wikipedia.org/wiki/Wirkungsgrad </iframe>

Zusätzlich sinnvoll: [[Energieerhaltungssatz]], [[Thermodynamisches System]], [[Leistung (Physik)|Leistung]], [[Energie]], [[Elektromotor]] und [[Sankey-Diagramm]].

{{BR}}
= Verknüpfte Lernbereiche =

{| align=center
{{:D-Tab}}
'''[[Technische Physik]]'''
# [[Wirkungsgrad]]
# [[Energiebilanz]]
# [[Energieerhaltungssatz]]
# [[Systemgrenze]]
# [[Leistung (Physik)|Leistung]]
# [[Nutzenergie]]
# [[Verlustleistung]]
# [[Elektromotor]]
# [[Sankey-Diagramm]]
|}

[[Kategorie:Physik]]
[[Kategorie:Technische Physik]]
[[Kategorie:Ausbildung]]
[[Kategorie:Energie]]
[[Kategorie:Elektrotechnik]]
[[Kategorie:Mechanik]]

{{BR}}
= aiMOOC-Projekte =
[[Kategorie:AI_MOOC]] [[Kategorie:GPT aiMOOC]]
{{MT}}

Technische Physik verstehen – Wirkungsgrade und Energiebilanzen aufstellen - Versionsgeschichte

Glanz: aiMOOC über GPT aiMOOC Action erstellt