104 18.5 Heizung mit ein wenig Licht Mit Strom Licht erzeugen Die Erzeugung von Strom ist also geklärt! Werfen wir im Folgenden einen Blick auf die Wirkungen des Stroms und fangen wir mit der Erzeugung von Licht an. Wie funktionierte eine herkömmliche Glühlampe, die rund ein Jahrhundert lang verwendet wurde? Welche Eigenschaft des Stroms nutzt man dabei aus? Recherchiere mit Hilfe von Kap. 15.3, S. 66. Glühlampen wurden in der EU ab 2009 schrittweise verboten. Warum? Begründe, ob das Verbot wirklich sinnvoll war. Heutzutage sind Lampen mit Leuchtdioden (LED; B 18.53) sehr stark im Kommen. Warum? 1 L In B 18.53 siehst du rote, grüne und blaue LEDs, die etwa bei Videowalls verwendet werden. Gib an, welche Farbe man bekommt, wenn alle LEDs gleichzeitig leuchten. Macht im Schulhof ein gemeinsames Laufspiel. Warum wird euch dabei nach einiger Zeit recht warm? In welchem Zusammenhang könnte das damit stehen, dass die Glühlampen verboten wurden? 1 L Schnippe kleine Tröpfchen auf dein Handydisplay und beschreiben den Effekt. Welchen Zusammenhang zu A 25 kannst du erkennen? B 18.52 Eine inzwischen verbotene Glühlampe A 22 A 23 A 24 B 18.53 In welcher Farbe leuchten sie gemeinsam? A 25 A 26 B 18.54 Tröpfchen auf dem Display A 27 Die ersten Glühlampen gab es schon um 1800. Sie hatten einen Kohlenfaden und eine Lebensdauer von wenigen Stunden. Stell dir mal vor, du müsstest zu Hause jeden Tag die Birnen tauschen! Um 1880 verbesserte Thomas Alva Edison die Glühbirne (B 18.22, S. 96) und konnte eine Lebensdauer von rund 50 Stunden erzielen. Aber auch er verwendete noch einen Kohlenfaden. Erst der österreichische Chemiker Carl Auer von Welsbach (B 18.55) entwickelte um 1905 Lampen mit Metallfäden. Und so oder so ähnlich blieb die Glühbirne über 100 Jahre lang, bis sie 2009 verboten wurden. Warum? B 18.55 Auer von Welsbach erfand die erste Glühbirne mit Metallfaden – ähnlich wie die in B 18.52. Wenn Strom fließt, prallen Elektronen gegen die Atome im Leiter und bringen diese zum Schwingen. Dabei entsteht Wärme, die zum Beispiel den Metallfaden in einer Lampe zum Glühen bringt ( A 22 ). Der Haken: Nur 5 % der Stromenergie werden in Licht umgewandelt, der Rest verpufft als Wärme (B 18.56 a). Überspitzt gesagt sind Glühlampen Heizungen, die auch ein wenig Licht abgeben. Generell entsteht immer dann Wärme, wenn Energie umgewandelt wird. Das merkst du sehr gut, wenn du Sport machst ( A 26 ). Die Wärme ist eigentlich ein Abfall. Wie groß der restliche, genutzte Energieanteil ist, wird durch den Wirkungsgrad angegeben. Man kann es auch so formulieren: Eine alte Glühbirne hat einen Wirkungsgrad von nur 5 %. Bei Ausdauerbelastungen werden zum Beispiel nur 25 % der chemischen Energie für die Bewegung genützt (B 18.56 b), die restlichen 75 % (der „Abfall“) heizen deinen Körper auf. 100% Stromenergie a b 5% Licht 25% mechanische Energie 95% Wärmeenergie 100% chemische Energie 75% Wärmeenergie B 18.56 Die Wirkungsgrade bei einer alten Glühbirne und beim Laufen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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