Lösung - Abschätzung des Energiegehalts des Vorderen Gosausees
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Lösung Aufgabenstellung 1 - Physikalische Größen
Welcher Zusammenhang besteht jeweils zwischen den Begriffen Energie E, Arbeit W und Leistung P und in welchen Einheiten werden diese jeweils angegeben?
[E] = [W] = Joule
[P] = Watt
Die Arbeit ist in der Physik die Energie, die durch Kraftaufwand zwischen Körpern übertragen wird. Man sagt: "Arbeit wird an einem Körper verrichtet." und meint, dass ein Energiefluss stattgefunden hat.
Die Leistung ist in der Physik als Arbeitsaufwand pro Zeiteinheit definiert.
Erkläre den Begriff Wirkungsgrad und wie kann ein durchschnittlicher Gesamtwirkungsgrad η = 0,85 interpretiert werden?
Der Wirkungsgrad ist ein Maß für die Energieumwandlungsfähigkeit eines Systems. Er wird berechnet als Quotient von abgeführter Leistung zu zugeführter Leistung.
Ein Wirkungsgrad von 1 würde bedeuten, dass die gesamte zugeführte Leistung (100%) auch genutzt werden kann, es also keine Verluste durch zB Wärme gibt.
Ein Wirkungsgrad von 0,85 bedeutet demnach, dass 85% der zugeführten Energie in nutzbringende Energie umgewandelt werden können.
Was bedeutet die Abkürzung GWh?
1 GWh = 1 Gigawattstunde = 109 Wattstunden = 109 * 60 * 60 Wattsekunden = 3,6 * 1012 Ws
1 Ws = 1 J (Joule)
Die GWh ist also eine nicht-genormte Einheit für die Energie.
Lösung Aufgabenstellung 2 - Herleitung
Wie kannst du mit dem Wissen über die physikalischen Größen die obige Fausformel herleiten?
Die Formel für die Leistung P einer Turbine ist in der Angabe gegeben:
Die Formel zur Berechnung Leistung wird nun in die Formel für die Arbeit eingesetzt:
Es werden nun Werte für die gegebenen Variablen eingesetzt werden:
Die Einheit der Arbeit ist Joule (J) und es gilt .
Die Einheit für die Arbeit wird nun in angegeben. Dazu wird der Term durch 1000 dividiert.
Das Volumen V kann mit berechnet werden und die Einheit ist Mio m3.
Das ergibt
