Wo ist die Bewegungsenergie hin?

Wissenschaft Physik
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Hallo. Mir ist klar das Energie nicht verbraucht wird sondern umgewandelt wird.
Strom zu Wärme oder Bewegung, Chemische Energie in Wärme etc.
Mir ist also klar das z.B. ein Verbrennungsmotor einen Teil der Energie in Wärme (ungewollter Verlust) an die umgebende Luft abgibt. Treibt dieser Motor dann ein Auto an, so bewegt sich dieses. Die Bewegungsenergie wird über die Räder auf den Untergrund übertragen. Ich nehme an, das sich so, vereinfacht ausgedrückt, diese Energie auf die Erde überträgt. Wenn ich den Massstab verkleinere, ein kleines Modellauto nehme und es auf einem Wasserball fahren lasse, so bewegt es sich vorwärts und der Ball gleichzeitig entgegengesetzt. Also steckt in der Bewegung der Erde ein minimaler Teil vom Menschen umgewandelter Energie.

Außerdem bewegt das Auto gleichzeitig die Umgebungsluft. Diese Bewegungsenergie wird umgewandelt in was?
Reibung der Luftmoleküle - Wärme?

Und wenn ein Elektromotor - ohne jeden Widerstand - ohne etwas zu bewegen - im Vakuum dreht… Wo ist dann die Bewegungsenergie?
Strom zu Bewegung und Wärme beim Motor zu ?

Danke im Voraus für Eure Erklärungen!

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Hallo

Frei von aller Reibung und jeglichem Widerstand:
Es gilt trotzdem, dass das Bewegen von Masse Energie „kostet“, diese Energie steckt dann in der (bewegten) Masse.
Mit Reibung wird nur ein Teil der kinetischen Energie in Wärmeenergie umgewandelt. Es gibt auch noch Lageenergie usw. informier dich mal…

Gruß
Florian

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Hi

Die Bewegung selbst ist die Energie. Sie MUSS doch nicht umgewandelt werden, sie KANN. Wenn also der Elektromotor sich im Vakuum dreht, dann wird elektrische Energie in Bewegungsenergie umgewandelt und damit Schluss der Umwandlungskette.
Natürlich erwärmen sich auch die Bauteile des Motors und diese geben ihre thermische Energie in Form von Wärmestrahlung an die Umgebung ab. Die Energie steckt dann also in den wegfliegenden Photonen.

MfG IGnow

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Hallo!

Ich weiß, dass z. B. in der Schule gerne gesagt wird, dass ein Motor Wärme in Bewegungsenergie umwandelt. Man möchte den Begriff der Arbeit vermeiden, denn scheinbar ist es dasselbe wie Energie.

Das stimmt aber so nicht. Im Motor wird thermische Energie freigesetzt. Diese kann auf unterschiedlichem Wege an die Umgebung abgeführt werden: Als Wärme oder als Arbeit. Arbeit ist alles, was sich durch „Kraft * Weg“ ausdrücken lässt. Wärme ist alles andere.

„Kraft * Weg“ kann eine Beschleunigung ausdrücken, und dann ist das Ergebnis Bewegungsenergie. Es kann aber auch für das Anrennen gegen den Luftwiderstand stehen. Und dann ist das Ergebnis letztendlich eine Erwärmung der Luft.

Energien bezeichnet man als Zustandsgrößen, weil sie den Zustand eines Körpers beschreiben. Bsp.: Ein Körper hat Bewegungsenergie. Arbeit und Wärme sind Prozessgrößen. Sie stehen jeweils für die Übergabe von Energie vom einen Körper auf einen anderen. Bsp.: Ich leiste an einem Mehlsack Hubarbeit. Dadurch nimmt die Lageenergie des Sacks zu.

Soviel als Vorrede.

Treibt dieser Motor dann ein Auto an, so bewegt
sich dieses. Die Bewegungsenergie wird über die Räder auf den
Untergrund übertragen.

Nein. Wenn das Auto mit konstanter Geschwindigkeit fährt, hat es stets die gleiche Bewegungsenergie. Was an den Boden abgegeben wird (z. B. in Form des Rollwiderstands) ist die Arbeit des Motors.

Wenn ich
den Massstab verkleinere, ein kleines Modellauto nehme und es
auf einem Wasserball fahren lasse, so bewegt es sich vorwärts
und der Ball gleichzeitig entgegengesetzt. Also steckt in der
Bewegung der Erde ein minimaler Teil vom Menschen
umgewandelter Energie.

Aber nur, wenn die Menschen nach Westen fahren. Fahren sie nach Osten (also mit der Erddrehung), dann bremsen sie stattdessen die Rotation der Erde ab. Im Mittel wird da ziemlich genau Null rauskommen.

Außerdem bewegt das Auto gleichzeitig die Umgebungsluft. Diese
Bewegungsenergie wird umgewandelt in was?

Die Verwirbelung der Luft führt letztendlich zu einem minimalen Temperaturanstieg.

Reibung der Luftmoleküle - Wärme?

Wärme ist wie gesagt eine Prozessgröße. Was Du meinst ist „thermische Energie“ oder „Innere Energie“: Ja, die nimmt bei diesem Vorgang zu. Aber Innere Energie äußert sich nicht in der Reibung der Teilchen, sondern in ihrer Bewegung. (Reibung zwischen einzelnen Molekülen gibt es nicht!)

Und wenn ein Elektromotor - ohne jeden Widerstand - ohne etwas
zu bewegen - im Vakuum dreht… Wo ist dann die
Bewegungsenergie?

Du willst eigentlich sagen: Was passiert mit der Arbeit, die er verrichtet? Wir erinnern uns: Arbeit ist Kraft * Weg. Wenn der Motor durch nichts gebremst wird, wenn also die Kraft Null ist, dann ist auch die Arbeit Null. Der Motor muss keine Arbeit verrichten. Man nennt das Leerlauf. Und in der Theorie braucht man für den Leerlauf tatsächlich keine Energie.

Strom zu Bewegung und Wärme beim Motor zu ?

Hä? Diese Frage verstehe ich nicht.

Michael

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Ich würde sagen, die elektrische Energie wird in kinetische Energie der drehenden Teile des Motors und in reichlich Wärme gewandelt. Sollte der Motor in einem wirklichen Vakuum stehen, würde sich bloß seine eigene Materie erhitzen. Da die Kühlung ausbleibt wird der Motor letztendlich wegen Überhitzung versagen.

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Nur einmal zur Korrektur:
Arbeit und Energie bezeichnen an sich den selben Begriff. Bei einem statischem Zustand spricht man jedoch eher von Energie (im Sinne von Potenzial), bei dynamischen Prozessen spricht man eher von Arbeit, wobei Energie auch kein falscher Begriff wäre. Arbeit und Energie lassen sich nicht nur in Kraft*Weg (Mechanik) ausdrücken, sondern auch in Ladung*Spannung (Elektrizitätslehre) und vielen weiteren Formen.
mfg Björn

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Hallo!

Oh doch! Arbeit und Energie haben tatsächlich unterschiedliche Bedeutungen. Sie haben dieselbe Dimension, und deswegen verwendet man den Begriff der Arbeit gerne aus didaktischen Gründen zu Einführung der Energie und sagt, Energie sei „Arbeitsfähigkeit“. Aber Arbeit und Energie sind nicht dasselbe. Das sieht man z. B. am 1. Hauptsatz der Thermodynamik:

dU = δW + δQ

U: innere Energie, W: Arbeit, Q: Wärme.

Arbeit lässt sich immer als ein Produkt von verallgemeinerter Kraft und verallgemeinertem Weg schreiben. Bei Wärme ist das nicht der Fall.

Das ist insbesondere beim Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen von entscheidender Bedeutung. Nicht die gesamte entnomme Energie steht als Arbeit zur Verfügung (das ist die Kernaussage des zweiten Hauptsatzes).

Du schreibst, man könne Energie auch als Stromstärke * Spannung schreiben. Naja, das wäre die elektrische Leistung. Wenn wir die Energie (besser: die Arbeit) haben wollen, dann müssen wir noch mit der Zeit multiplizieren. Und damit triffst Du genau ins schwarze:

W = P * t = U * I * t

Für I schreiben wir Q/t (Ladung pro Zeit), und für U schreiben wir E * s (elektrische Feldstärke mal Leiterlänge).

W = Es * Q/t * t = E * Q * s

Nun ist E * Q genau die elektrische Feldkraft F.

W = F * s.

Voila! Arbeit ist Kraft mal Weg, auch in diesem Beispiel! (Deswegen schrieb ich „verallgemeinerter“ Weg und „verallgemeinerte“ Kraft).

Michael