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Wärmepumpen sind ein Wunderwerk der Technik, weil sie bis zu 75% der für die Raumheizung, Warmwasseraufbereitung oder kontrollierten Wohnraumlüftung benötigten Energie aus der Umwelt (Erdreich, Wasser, Luft) entnehmen und nur 25% an elektrischer Antriebsenergie brauchen.
Dabei ist dieser Prozess nicht neu: Bereits 1853 hat der österreichische Wissenschaftler Peter Ritter von Tittinger das Prinzip der Wärmepumpe entdeckt.
Ohne dass man es ...
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Ein Kältemittel (heute nur mehr chlorfrei, FCKW-frei, nicht brennbar und nicht mehr ozonzerstörend) wird nach der Wärmeabgabe (roter Teil der Graphik) im Verdampfer expandiert und dadurch auf etwa -5° C abgekühlt.
Dieses kalte dampfförmige Arbeitsmittel wird anschließend durch ein Rohrsystem geführt (blauer Teil der Graphik), in dem es durch die Aufnahme von Wärme aus der Umwelt (Erdreich, Wasser oder Luft) auf ca. +2° C erwärmt wird.
Die ...
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-Verdampfer, zur Wärmeaufnahme
-Verdichter, zur Druckerhöhung
-Verflüssiger, zur Druckerhöhung
-Expansionsventil, zur Entspannung
Diese Bauteile sind durch Leitungen in einem geschlossenen Kreis angeordnet. Auch die Verbindungsleitungen haben eigene Bezeichnungen:
-Saugleitung, zwischen Verdampfer und Verdichter
-Druckleitung, zwischen Verdichter und Verflüssiger
-Flüssigkeitsleitung, zwischen Verflüssiger und Espansionsventil
-Eins ...
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Je nach Nutzung der Umweltenergie, die aus dem Wasser, der Bodenwärme oder aus der Luft entnommen werden kann, und je nach dem erwärmten Medium, Wasser oder Luft, spricht man von folgenden Typen von Wärmepumpen:
-Wasser/Wasser
-Erdreich/Wasser
-Luft/Wasser
-Luft/Luft
Während die drei ersten Systeme zur Heizwassererwärmung und/oder zur Warmwasserbereitung eingesetzt werden, kommt das vierte System im Winter bei der kontrollierten Wohnra ...
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Wärmeübertragung durch Strahlung:
Etwa ab Raumtemperatur, also ca. 20C, gibt jeder Gegenstand Infrarotstrahlung ab.
Ein heißerer Körper, z.B. eine Glühbirne, strahlt intensiver. Die Strahlung kann auch entfernte Gegenstände erwärmen. Während ein Gegenstand strahlt, kühlt er ab.
Wellenlänge:
Die Infrarotstrahlung hat eine Wellenlänge von 10-6 m bis 10-4 m.
Das bedeutet 760 nm bis 0,1 mm.
Strahlung heißer Körper:
Di ...
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1.Grundlagen
Als Wärme und Temperaturstrahlung bezeichnet man den Energiestrom eines Stoffes der nur von dessen Temp. Abhängig ist. Die Wärmestrahlung wächst mit steigender Temp. Bei allen Aggregatzuständen (fest, flüssig, gasförmig) kann Wärmestrahlung auftreten. Die Energie der Strahlung kommt aus dem inneren des Körpers. (innere Energie)
Von der Oberfläche des Körpers werden aus innerer Energie erzeugte elektromagn. Wellen emittiert d ...
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. Direkt (Mischen zweier Medien)
. Indirekt (Heizkörper, Kühler) getrennt durch Wand
. Stationär (Temperatur = const.)
. Instationär (Temperatur const.)
. Wärmeleitung (in fest, flüssigen oder gasförmigen Medien)
. Wärmeströmung (Konvektion)
. Wärmestrahlung (besitzt keinen "Leiter")
Wärmestrahlung
Hier erfolgt der Wärmeaustausch zwischen den Körpern kein materieller Träger vorhanden ist also auch durch das V ...
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Antriebsystem/Kraftstoff Vorteile Nachteile Stand der Forschung/Produktion
Elektromotor - keine Emissionen (optimal: Stromproduktion in Windkraftwerken etc.
- geringe Lärmbelästigung
- bei Bremsung Umwandlung von Bewegungs- in el. Energie
- Batterie wiederaufladbar - geringe Reichweite
- wenig Leistung
- Strom oft aus Kohle- oder Kernkraftwerken
- Längere Ladezeit als Tankzeit beim Verbrennungsmotor
- Schnellladestationen noch nicht flä ...
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Man kann 2 Arten von Treibhauseffekten unterscheiden:
1. Den natürlichen Treibhauseffekt
2. Den anthropogenen ( vom Menschen erzeugten ) Treibhauseffekt
Der natürliche Treibhauseffekt ist lebensnotwendig, da die Durchschnittstemperatur der Erde ohne ihn -18 Grad C. betragen würde. Der natürliche Treibhauseffekt wird durch Spurengase in der Atmosphäre ( u. a. Wasserdampf und Kohlendioxid ) verursacht.
Entstehung: ( siehe Folie )
Die So ...
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Das Licht fasziniert die Menschen schon seit Beginn ihrer Existenz. Als Gegenspieler der Dunkelheit und als Lebensspender spielt es in der Mythologie aller Kulturen eine wichtige Rolle. Abgesehen davon beschäftigt sich die Menschheit schon lange mit der wissenschaftlichen Erforschung des Lichts. Bereits frühe Hochkulturen, wie die Ägyptens oder Mesopotamiens besaßen bereits schlüssige Erkenntnisse über die Eigenschaften des Lichts. 200 n. Christu ...
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Unter klassischem Licht versteht man Licht mit Wellencharakter. Alle Phänomene die damit in Verbindung stehen fallen in den Bereich der klassischen Physik.
Polarisation:
Die Entdeckung der Polarisation offenbarte die Erkenntnis, dass Licht eine Transversal- und keine wie bisher angenommen Longitudinalwelle (wie die Schallwelle) ist. Unter polarem Licht versteht man eine elektromagnetische Welle, deren Amplitude nur in eine Richtung 90° zur ...
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Die Theorie Plancks, dass das Licht seine Energie nicht kontinuierlich, sondern in "Paketen" (Quanten) abgibt war eine Revolution in der Lichtforschung, sie vereinte Wellen und Teilchentheorie. Die Quantentheorie besagt dass jedem Quantum eine Frequenz zuzuschreiben ist, je höher diese Frequenz ist umso mehr Energieaufwand ist nötig um ein solches Quantum zu emittieren und damit ist die Energieabgabe eines schwarzen Strahlers auf jeden Fall end ...
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Nils Bor entwickelte angeregt von den neuen Erkenntnisse ein neues Atommodell, das dem Atom erlaubt von Zuständen niederer Energie in die höherer zu springen und umgekehrt. Man erkannte die Wechselwirkung von Elektronen und Photonen:
Das Borsche Modell beschreibt das Atom eingeteilt in Atomkern und Elektronen die sich in Bahnen bewegen. Die nahe am Kern gelegenen Bahnen werden in Zustanden geringer Energie benützt und die in größerem Abstand zu ...
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Früher dachte man, man könne alles exakt berechnen, diese Selbstsicherheit wird Determinismus genannt. Einige physikalische Errungenschaften in Folge reichten aus um eine Art Größenwahnsinn bei den Wissenschaftlern hervorzurufen. Sie waren überzeugt, dass man mit den Berechnungsmethoden und Formeln die man der Natur abgewann die Zukunft exakt berechnen könne, nur wussten sie damals noch nichts von den Quanten. Um die Zukünftige Position eines Tei ...
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Feynman geht sogar einen Schritt weiter: das Einzige was er als Sicher annimmt ist das ein Teilchen sich zu einer gewissen Zeit sich an einem Ort A und zu einer anderen Zeit an einem Ort B aufhält. Wie es von A nach B kommt lässt Feynman offen, es gibt unzählige Wege die das Teilchen nehmen kann (die geradlinige Ausbreitung des Lichts ist zwar eine nette Möglichkeit anschauliche Graphen im Physikunterricht zu malen, entspricht aber von einem qu ...
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Dieses einfache Experiment wurde zum ersten Mal 1802 von dem englischen Physiker Thomas Young realisiert und diente als Grundlage für die Wellentheorie. Jagt man monochromatisches Licht durch zwei schmale Schlitze entstehen nach klassischer Vorstellung, aufgrund der Beugung neue Kugelwellen, welche dann je nach Frequenz früher oder später mit den anderen Kugelwellen interferieren. Daher ergibt sich dann auf einem Auffangschirm ein gestreiftes M ...
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Mit einem Laser ist es möglich, auch über große Distanzen kohärentes Licht zu erzeugen. Im Gegensatz zu heißen Lichtquellen (schwarze Strahler), senden Laser nur in einem Frequenzbereich (monochromatisch).
Zur Erklärung der Funktionsweise eines Lasers eignet sich am besten das Borsche Atommodell. Atome werden angeregt und so in einen Zustand höherer Energie gebracht bis das stimulierte Lasermedium ein Photon ausstrahlt, dieses wird da ...
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Die Theorie, für ein solches Experiment existiert schon länger (ein Experiment dazu wurde erstmals 1935 von Einstein, Podolsky und Rosen vorgeschlagen, daher werden sie EPR-Experimente genannt), aber der erste erfolgreiche Versuch dazu gelang erst 1993(?) dem Team von Anton Zeilinger der Universität-Innsbruck.
Für das Erstellen der Theorie für dieses Experiment, hat man angenommen, dass zwei Photonen, die aus dem selben energierei ...
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Laufwasserkraftwerke
Sie arbeiten rund um die Uhr. Ihre elektrische Arbeit ist von der Wasserführung des Flusses abhängig. Sie werden heute überwiegend als Flußkraftwerke (Abb. 2 A) direkt in den Flußlauf gebaut. Eine andere Variante des Laufwasserkraftwerks ist das Ausleitungskraftwerk (Abb. 2 B): Ein Wehr im Flußlauf leitet einen Teil des Wassers durch einen Kanal zum Kraftwerk. Von dort strömt das Wasser wieder zurück in den Fluß. Kraftwerk ...
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Francisturbine
Im Jahre 1849 entwickelte der Engländer James Francis eine Turbine mit verstellbaren Flügeln, die vor allem in Speicher- und Pumpspeicherkraftwerken eingesetzt wird. Fallhöhe: bis zu 800m; Leistung: bis zu 750 MW; Wirkungsgrad: bis zu 90%.
Kaplanturbine
Die um 1910 von dem österreichischen Ingenieur Viktor Kaplan entwickelte Turbine ähnelt einer Schiffsschraube. Ihr Laufrad trägt mehrere Propellerflügel, die axial durchst ...
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