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Herd vs Wasserkocher – Womit sollte man Wasser kochen?

Kochst du dein Nudelwasser auf dem Herd oder benutzt du dafür den Wasserkocher? Hast du dich überhaupt schon einmal gefragt welche Variante sinnvoller ist? Eine gute Frage mit einer einfachen Antwort: Mindestens mal aus energetischer Sicht ist der Wasserkocher klar die zu bevorzugende Variante. Warum das so ist möchte ich an einem kurzen Beispiel erklären.

Um beide Methoden vergleichen zu können muss man zunächst mal wissen, welche Leistungen und damit welchen Stromverbrauch beide Varianten haben. In meinem Beispiel nehme ich an, dass die Herdplatte bis zum kochen des Wassers auf höchster Stufe läuft. Auf dieser Stufe hat sie eine Leistung von 1500 Watt. Der Wasserkocher in meinem Beispiel  ist in der Lage 2000 Watt zu leisten. Als nächstes muss die Zeit betrachtet werden, die es dauert bis das Wasser kocht. In meinem Beispiel nehme ich ungefähre Erfahrungswerte an. Diese betragen für die Herdplatte etwa 6 Minuten und für den Wasserkocher 2 Minuten. Natürlich sind diese Werte von der Menge des Wassers abhängig, werden der Einfachheit halber hier aber einfach so gewählt.

Der jeweilige Stromverbrauch errechnet sich jetzt aus dem Produkt der Leistung und der benötigten Zeit in Sekunden. Folglich lautet die Rechnung für die Herdplatte: 1500 Watt (Joule pro Sekunde) mal 360 Sekunden (6 Minuten) ergibt 540.000 Joule. Eine Kilowattstunde, in der der Stromverbrauch in der Regel gemessen wird, sind 360.000 Joule. Somit verbraucht die Herdplatte zum Wasserkochen 1,5 kWh. Die gleiche Rechnung für den Wasserkocher lautet 2000 Watt mal 120 Sekunden und ergibt 240.000 Joule bzw. 0,67 kWh. Man sieht also, dass das Kochen von Wasser mit einem Wasserkocher weniger Strom verbraucht, als im Topf auf dem Herd. Jetzt fragst du dich vielleicht warum das so ist. Auf der Herdplatte geht insgesamt einfach mehr Wärme an die Umgebung und damit nicht direkt ins Wasser.

Eine kleine Zusatzrechnung: Angenommen man benötigt dreimal pro Woche kochendes Wasser um Essen zuzubereiten. Dann sind das ca. 150 mal im Jahr. Beim Umstieg von Herd auf Wasserkocher  würde man damit im Jahr etwa 125 kWh sparen. Bei einem Strompreis von 30 Cent pro kWh sind das 37€ also einmal gut essen gehen 😉

Warum werden schwarze Oberflächen heißer als weiße?

In den jetzt kommenden heißen Tagen merkt man es wieder extrem. Dunkle oder schwarze Oberflächen erwärmen sich in der Sonne viel stärker als helle. Das weiß eigentlich jeder aber hast du dich auch schon einmal gefragt warum das so ist?

Um das zu verstehen muss man erst einmal wissen, wie Farben überhaupt entstehen und warum ein Gegenstand schwarz oder vielleicht weiß ist.

Alles beginnt bei einer Lichtquelle. Diese Quelle sendet ein Lichtspektrum aus, also eine Überlagerung von elektromagnetischen Wellen verschiedener Wellenlängen. Im besten Fall ist das die Sonne. Das Spektrum der Sonne deckt nämlich den ganzen sichtbaren Bereich des Lichts ab. Das bedeutet, dass das uns weiß erscheinende Licht der Sonne eine Überlagerung aller Farben ist (siehe auch „Wie entsteht ein Regenbogen„). Damit wissen wir schon einmal, dass die Farbe Weiß dann entsteht, wenn alle Farben überlagert unser Auge erreichen. Schwarz ist dann das genaue Gegenteil. Schwarz sehen wir wenn gar kein Licht bzw. keine elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Bereich in unser Auge fällt.

Von der Lichtquelle nun zu der Farbe eines Gegenstandes. Wenn beispielsweise Sonnenlicht auf eine uns rot erscheinende Oberfläche fällt, dann wird von dieser Oberfläche das Licht aller Wellenlängen absorbiert bis auf das rote. Absorbiert bedeutet, dass der Gegenstand die Energie des Lichts aufnimmt. Der in diesem Fall rote Teil des Lichts wird reflektiert und kann so unser Auge erreichen. Die Oberfläche sieht für uns also rot aus. Der zusätzliche Effekt der Absorption ist, das sich die Oberfläche durch die Aufnahme der Energie erwärmt. Je heller die Farbe, desto mehr wird von dem auftreffenden Licht reflektiert. Bis hin zu einer weißen Oberfläche, die alle Strahlung reflektiert und eine Überlagerung des kompletten Spektrums das Auge erreichen kann.

Mit diesem Wissen kann man sich auch erklären, warum ein schwarzer Gegenstand heißer wird als ein weißer. Der Schwarze absorbiert die komplette Strahlung, der Weiße reflektiert alles. Und nur durch die Absorption kann sich ein Gegenstand erwärmen.

Wie entsteht der Föhn (Wind)?

An außergewöhnlich warmen Tagen hört man oft im Wetterbericht, dass der Föhn dieses warme Wetter beschert. Aber was ist Föhn eigentlich und wie entsteht er?

Der im Sprachgebrauch als Föhn bezeichnete Wind ist grundsätzlich erst einmal ein warmer Fallwind, der bei uns in Deutschland von den Alpen her über Bayern und Baden- Württemberg nach Norden weht. Aber wie entsteht dieser Wind und warum ist er so warm?

Voraussetzung, dass überhaupt ein Wind von Süden her über die Alpen zu uns weht ist, dass auf unserer Seite der Alpen, also über Deutschland, ein Tiefdruckgebiet liegt. Auf der Südseite der Berge in Italien muss hingegen ein Hochdruckgebiet liegen. Durch den höheren Druck auf der einen und den niedrigen Druck auf der anderen Seite der Berge entsteht eine Sogwirkung, die die Luft von Süden her über die Alpen drückt. Auf der Luvseite der Berge, also die dem Wind zugewandte Seite, steigt die Luft nach oben und kühlt sich dabei ab. Im Normalfall erst einmal mit ca. 1°C pro 100 Meter Höhenunterschied. Ab einer gewissen Höhe und Temperatur fängt allerdings die Luftfeuchtigkeit an zu kondensieren und es bilden sich Wolken. Bei dieser Kondensation wird Wärme frei, wodurch die weiterhin aufsteigende Luft sich nun nicht mehr ganz so stark abkühlt (ca. 0,5°C pro 100 Meter). Mit zunehmender Wolkenbildung fängt es auf der Luvseite irgendwann an zu regnen. Das ist dann der sogenannte Steigungsregen, den man oft in den Bergen beobachten kann. Irgendwann hat die Luftmasse den Kamm des Berges erreicht und wird ab dort dann von dem Tiefdruckgebiet Richtung Tal „gezogen“. Da sich bei dieser Abwärtsbewegung der Luftmasse die absolute Luftfeuchtigkeit, also der tatsächliche Anteil an Wasserdampf in der Luft nicht oder nur geringfügig ändert, kann sich die Luft auf dem Weg nach unten wieder mit 1°C pro 100 Meter erwärmen. Die Folge daraus ist, dass die Erwärmung durch das hinab fallen auf der Leeseite (windabgewandt) stärker ist als die Abkühlung auf der Luvseite. Die Luft kommt bei uns in Deutschland somit wärmer an als sie in Norditalien auf die Alpen trifft. Folglich beschert uns ein Föhn immer eine warme Wetterlage, die gerade im Süden Deutschlands zusätzlich noch von Norden her anrückende Wolken vertreibt.

Das ist nicht die einzige Erklärung, wie ein Föhn entstehen kann aber eine, die zumindest das Grundprinzip erklärt, warum dieser Wind so warm ist und gutes Wetter bringt. Hoffen wir also auf viel Föhn in diesem Frühling.

 

Quellen:

http://www.br.de/themen/wissen/meteorologie-wetter-foehn-106.html

http://www.wetter.de/cms/was-ist-foehn-und-wie-entsteht-er-1752881.html

Was ist der Treibhauseffekt und wie beeinflusst er unsere Erde?

Zu Zeiten eines amerikanischen Präsidenten, der den vom Menschen verursachten Klimawandel dementiert wird wieder viel über den so genannten Treibhauseffekt diskutiert. Doch was genau ist eigentlich dieser Treibhauseffekt und was bewirkt er?

Zuerst sollte man dazu sagen, dass der Treibhauseffekt nichts grundsätzlich schlechtes ist. Im Gegenteil: Ohne den Treibhauseffekt wäre ein Leben auf der Erde undenkbar.

Aber nun dazu, was dieser Effekt überhaupt ist. Die Atmosphäre, die unsere Erde umschließt besteht aus vielen verschiedenen Gasen. In Bodennähe ist das Hauptsächlich Stickstoff (ca. 78%), Sauerstoff (ca. 21%) und das Edelgas Argon (ca. 1%). Dazu kommen sehr geringe Anteile von Kohlendioxid (ca. 0,04%), Methan und Ozon. Natürlich gibt es noch viele andere Gase, die in Spuren in unserer Atmosphäre vorhanden sind, die Anteile sind allerdings verschwindend gering. Zusätzlich zu den Gasen befindet sich aber auch noch Wasserdampf in der Atmosphäre. Dieser entsteht durch Verdunstung in Meeren, Seen und Flüssen. Die für den Treibhauseffekt ausschlaggebenden Anteile sind genau dieser Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan und Ozon, wobei der Wasserdampf den größten Anteil trägt. Diese Gase haben nämlich die Eigenschaft, das sie für kurzwellige Strahlung, also Strahlung mit einer geringen Wellenlänge, durchlässig sind. Langwellige Strahlung wird von ihnen hingegen absorbiert. Doch was hat das jetzt mit dem Treibhauseffekt zu tun?

Die Strahlung, die von der Sonne bei uns ankommt liegt zum größten Teil im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts (ca. 400-800 Nanometer). Diese recht kurzwellige Strahlung kann mehr oder weniger ungehindert durch die Atmosphäre auf die Erdoberfläche gelangen. Durch das Auftreffen dieser Strahlung erwärmt sich die Erdoberfläche. Die Erde kann dann wiederum Strahlung in Richtung Weltall abgeben. Da die Wellenlänge der abgegebenen Strahlung von der Temperatur des „Strahlers“ abhängt und die Erde ja deutlich kälter ist als die Sonne, entsteht hier eine andere Strahlung. Nämlich sehr langwellige Infrarotstrahlung (ca. 10.000 Nanometer). Für eine Strahlung dieser Wellenlänge sind die oben genannten Treibhausgase nur sehr bedingt durchlässig. Die Strahlung wird von ihnen absorbiert und bleibt damit in der Atmosphäre der Erde. Durch diese Mechanismen stellt sich auf der Erde eine Gleichgewichtstemperatur ein.

Ohne den Treibhauseffekt wäre es deutlich kälter auf der Erde, da die ganze Wärme der Sonne von der Erde wieder an das Weltall abgegeben würde. Leben auf der Erde wäre dann kaum vorstellbar. Allerdings nimmt die Konzentration der Treibhausgase in unserer Atmosphäre vor allem durch den vom Menschen verursachten Ausstoß von Kohlendioxid zu. Durch diesen Anstieg der Konzentration sinkt der Anteil der Strahlung, die von der Erde wieder an das Weltall abgegeben werden kann. Dadurch steigt folglich auch die (Gleichgewichts-) Temperatur auf der Erde. Diesen Effekt des zusätzlichen Treibhauseffektes nennt man auch „anthropogener Treibhauseffekt„, also vom Mensch hervorgerufen.

Wenn jetzt demnächst mal wieder über den Treibhauseffekt diskutiert wird, weißt du um was es genau geht und dass dieser Effekt nicht grundsätzlich schlecht ist.