Kapitel 4 - Teil 4 - Leistung und Wirkungsgrad Flashcards
(35 cards)
Was versteht man unter Leistung in der Physik?
→ Die Leistung ist die Energie pro Zeit, also die Rate, mit der Arbeit verrichtet oder Energie umgewandelt wird.
Wie lautet die Grundformel für Leistung?
→ 𝑃 = 𝑊 / 𝑡
(Arbeit 𝑊 in Joule geteilt durch Zeit t in Sekunden).
Welche SI-Einheit hat die Leistung?
→ Watt (W)
wobei 1 W = 1 J / s .
Worin unterscheidet sich Leistung von Energie?
→ Energie ist eine gespeicherte Größe (Joule),
Leistung ist die Geschwindigkeit der Energienutzung (J/s).
Was ist die Momentanleistung?
→ 𝑃 ( 𝑡 ) = 𝑑 𝑊 / 𝑑 𝑡, also die sofortige Leistungsaufnahme oder -abgabe zu einem Zeitpunkt.
Was versteht man unter Durchschnittsleistung?
→ Gesamtarbeit geteilt durch Gesamtzeit:
𝑃 avg = 𝑊 ges / 𝑡 ges
Wie lässt sich mechanische Leistung auch ausdrücken?
→ 𝑃 = 𝐹 ⋅ 𝑣
mit Kraft F und Geschwindigkeit v.
Wie lautet die Formel für rotatorische Leistung?
→ 𝑃 = 𝑀 ⋅ 𝜔 ,
mit Drehmoment M und Winkelgeschwindigkeit ω.
Wie berechnet man elektrische Leistung?
→ 𝑃 = 𝑈 ⋅ 𝐼
(Spannung U mal Stromstärke I).
Was ist thermische Leistung in TGA-Systemen?
→ 𝑃 th = 𝑚 ⋅ 𝑐 ⋅ Δ 𝑇 ,
mit Massenstrom 𝑚,
Wärmekapazität 𝑐 und
Temperaturdifferenz ΔT.
Wie definiert man den Wirkungsgrad η?
→ η= P in / P out
(Nenner = zugeführte,
Zähler = nutzbare Leistung).
Warum kann der Wirkungsgrad nie größer als 1 sein?
→ Weil Verluste (z.B. Wärme, Reibung, Strahlung) immer auftreten und Energie nicht „vervielfältigt“ wird.
Wie wird der Wirkungsgrad in Prozent angegeben?
→ 𝜂 % = 𝜂 × 100 %
Was ist die Leistungsmessung in der Praxis?
→ Messen von Energiefluss (z. B. Stromzähler, Wärmezähler) und Zeit, um
Δ 𝐸 / Δ 𝑡 zu bestimmen.
Worin liegt der Unterschied zwischen Energieeffizienz und Leistungsfähigkeit?
-Effizienz beschreibt den Verlustanteil,
-Leistungsfähigkeit die absolut verfügbare Leistung.
Welche Stolperfalle sollte man in Bezug auf Energie und Leistung vermeiden?
→ Leistung nicht mit Energie verwechseln: Ein Küchengerät mit hoher Leistung verbraucht nicht zwangsläufig viel Energie, wenn es nur kurz läuft.
Warum ist die Einheit Watt in der TGA so zentral?
→ Weil Heiz-, Kühl- und Lüftungsleistungen direkt in kW angegeben und ausgelegt werden.
Wie berechnet man die Heizlast eines Gebäudes?
→ Summe aller Wärmeverluste
( U-Wert × Fläche × ΔT) ergibt benötigte Heizleistung P.
Was bedeutet Teillastbetrieb für Leistung und Wirkungsgrad?
→ Anlagen laufen oft unter Volllast, wodurch Effizienz und Leistungsaufnahme abweichen.
Wie hängt Leistung mit Druck und Volumenstrom in Rohrleitungen zusammen?
→ 𝑃 = Δ𝑝 ⋅ 𝑄 ,
mit Druckdifferenz Δp und Volumenstrom Q.
Welches Problem löst man mit Pumpenauslegung?
→ Man wählt Motor- und Pumpendaten so, dass hydraulische Leistung bei gegebener Förderhöhe und -menge optimal ist.
Wie berechnet man die Ventilatorleistung?
→ 𝑃 = Δ𝑝 ⋅ 𝑄 / 𝜂Fan
,wobei ηFan der Ventilatorwirkungsgrad ist.
Worin unterscheidet sich Wirkungsgrad von COP (Coefficient of Performance)?
-Wirkungsgrad 𝜂 < 1 für reine Energieumwandlung,
-COP kann > 1 sein
(z. B. Wärmepumpe, Rearbeit aus Umweltwärme).
-W = „Wie viel von dem, was ich einsetze, kommt auch an?“
-COP = „Wie viel Wärme/Kälte bekomme ich pro eingesetzter elektrischer Energie?“
Was ist die Carnot-Effizienz?
→ 𝜂Carnot = 1 − 𝑇 kalt / 𝑇heiß
- die maximale thermodynamische Effizienz.