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Lektion 16

Energie im Körper und im Alltag

Nahrungsenergie in kJ und kcal, Grundumsatz und Bewegung, Treppensteigen und Schokoladenriegel, der Körper als Heizung, Energiesparen mit dem Wirkungsgrad
PhysikPrüfungsrelevantca. 50 Min.Adaptiver Trainer
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In 30 Sekunden

Auf der Packung eines Schokoladenriegels steht «250 kcal». Wie viele Stockwerke müsstest du steigen, um diese Energie zu brauchen? Rate zuerst: zwei, zwanzig oder über hundert?

Riegel: 250 kcal = 1046 kJ

Ein Riegel hat Kilokalorien (kcal, angenommen). Eine Kilokalorie sind , also chemische Energie.

Nach dieser Lektion

  • Du rechnest Nahrungsenergie zwischen Kilojoule und Kilokalorien um.

  • Du erklärst Grundumsatz und Bewegung und schätzt den Energiebedarf eines Tages ab.

  • Du vergleichst die Energie im Essen mit der Arbeit beim Treppensteigen, mit dem Wirkungsgrad der Muskeln.

  • Du zeigst, wie ein höherer Wirkungsgrad im Haushalt Energie spart.

An der Prüfung: Umrechnen zwischen kJ und kcal und Rechnungen mit Hubarbeit und Wirkungsgrad der Muskeln sind typische Aufgaben; dazu Sparen im Haushalt. In der Berufsmaturität Gesundheit und Soziales gehört Physik zur schriftlichen Abschlussprüfung; an der FMS zählen die Prüfungen in der Klasse.

Schritt 2

Entdecken

Verschieb die Regler und löse die Aufträge. Achte darauf, was sich im Bild ändert; die Formel zeigt dir, warum.

Schlaf
24681012141618202224500100015002000250030003500400045005000t in hE in kcalBeispiel: 2000 kcal

Zeitraffer: 2 Stunden pro Sekunde. Werte pro kg und Stunde angenommen.

In der Formel: Grundumsatz plus Bewegung. Den grössten Teil braucht der Körper hier in Ruhe: Der Grundumsatz läuft Stunden lang.

Beispiele

Energie bis jetzt

0kcal
0kcal
0kcal

1920kcal

8033kJ

7,7

  • In der Formel: Grundumsatz plus Bewegung. Den grössten Teil braucht der Körper hier in Ruhe: Der Grundumsatz läuft Stunden lang.

Zeitraffer: 2 Stunden pro Sekunde. Werte pro kg und Stunde angenommen.

Aufträge

0 von 3 geschafft

  • Stell einen Tag mit genau ein.

    (offen)
  • Finde einen Tag mit mehr als .

    (offen)
  • : Wie lange musst du gehen, damit das Gehen allein einen Riegel () braucht?

    (offen)
Entdecke:

Die Linie steigt die ganze Nacht: Der Grundumsatz hört nie auf. Beim Gehen wird sie steiler, beim Sport noch steiler. Vergleiche: Eine Stunde Sport braucht bei zusätzlich (angenommen), etwa anderthalb Riegel.

Schritt 3

Verstehen

Das Wichtigste auf einen Blick.

1Nahrungsenergie: kJ und kcal

Umrechnenso geht es
  • Auf Packungen steht die Energie in Kilojoule (kJ) und in Kilokalorien (kcal), meist pro .
  • Die Kilokalorie ist eine ältere Einheit: . Die Energie im Essen ist chemische Energie.
  • Verdauliche Kohlenhydrate (Zucker, Stärke) liefern pro Gramm (Schweizerische Gesellschaft für Ernährung).

Wähle eine Zeile: Das Bild zeigt dann diesen Fall.

Riegel, pro 100 g: 500 kcal

Auf der Packung: pro (angenommen).

Merkekcal mal 4,184 gibt kJ; kJ durch 4,184 gibt kcal.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Nahrungsenergie: kJ und kcal», Schritt 4

2Grundumsatz und Bewegung

60 kg, 1 hEnergie (angenommen)
  • Der Grundumsatz ist die Energie, die der Körper in Ruhe braucht: für Herz, Atmung, Gehirn und Körperwärme.
  • Jede Bewegung braucht zusätzlich Energie, umso mehr, je schwerer der Körper und je anstrengender die Bewegung ist.
  • Als Beispiel rechnet die Schweizerische Gesellschaft für Ernährung mit pro Tag, das sind .

Wähle eine Zeile: Das Bild zeigt dann diesen Fall.

Grundumsatz (24 h)1440 kcal

: Grundumsatz (angenommen pro kg und Stunde).

MerkeEnergie pro Tag = Grundumsatz + Bewegung.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Nahrungsenergie: kJ und kcal», Schritt 4

3Treppe und Schokoladenriegel

  • Treppensteigen ist Hubarbeit: .
  • Die Muskeln nutzen nur rund der Nahrungsenergie (angenommen), der Rest wird Wärme. Aus der Nahrung braucht es darum viermal so viel: durch teilen.
  • Nahrung enthält viel Energie: Ein Riegel reicht für weit über hundert Stockwerke.
Nahrung: chemisch

Eine Person unten an der Treppe, mit Energie aus der Nahrung.

MerkeMuskeln nutzen etwa einen Viertel: viermal so viel Nahrungsenergie wie Hubarbeit.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Treppe und Schokoladenriegel», Schritt 4

4Der Körper heizt

  • Fast die ganze Nahrungsenergie wird im Körper am Ende Wärme, auch die Energie für Herz, Gehirn und Bewegung.
  • Verteilt auf einen Tag () gibt ein Mensch darum Wärme mit einer Leistung von rund ab.
  • Der Körper gibt die Wärme durch Leitung, Strömung der Luft, Strahlung und Schwitzen ab. Ein volles Zimmer wird warm.

Menschen sitzen in einem Zimmer.

MerkeEin Mensch heizt etwa wie ein Gerät mit .

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Treppe und Schokoladenriegel», Schritt 4

5Energiesparen im Haushalt

Gerätη (angenommen)
  • Sparen heisst: denselben Nutzen mit weniger zugeführter Energie. Das gelingt mit einem höheren Wirkungsgrad.
  • Umgestellt: . Halber Wirkungsgrad heisst doppelte Energie.
  • Wärme nicht unnötig hergeben: Deckel auf die Pfanne, kurz und weit lüften statt Fenster kippen.
Glühbirne: zugeführt60 W
Glühbirne: Licht3 W

Eine Glühbirne braucht für Licht: (angenommen).

MerkeZugeführt = Nutzen durch Wirkungsgrad: Höheres spart.

Jetzt anwenden: Musterbeispiel «Energiesparen im Haushalt», Schritt 4

Im Alltag

Wo dir das ausserhalb der Schule begegnet.

Teller Pasta

600 kcal

Ein Teller Pasta: rund (angenommen).

Ein grosser Teller Pasta hat rund (angenommen), also . Bei braucht Gehen zusätzlich etwa pro Stunde (angenommen): fünf Stunden.

Volles Schulzimmer

Lernende sitzen im Schulzimmer.

Jede Person gibt im Mittel etwa Wärme ab. Lernende heizen das Zimmer mit rund : Darum wird es in der Lektion warm.

Leuchtdiode statt Glühbirne

Glühbirne 60 W

Eine Glühbirne braucht .

Eine Leuchtdiodenlampe mit ist so hell wie eine Glühbirne mit (angenommen). Bei Stunden Licht pro Tag spart sie am Tag.

Schritt 4

Musterbeispiele

Zu jeder Karte aus «Verstehen» ein Beispiel. Deck Schritt für Schritt auf und überlege dir jeden Schritt zuerst selbst.

Musterbeispiel

Zum Znüni isst Noah ein Joghurt (, auf der Packung pro , angenommen). a) Wie viel Energie hat das Joghurt, in kcal und in kJ? b) Welcher Anteil von ist das? c) Noah wiegt . Wie gross ist sein Grundumsatz pro Tag (angenommen pro kg und Stunde)?

Tippe oder wische auf der Grafik für den nächsten Schritt.

  1. 1

    a) Energie

    Überlege zuerst selbst: Wie würdest du diesen Schritt machen?

  2. 2

    b) Anteil

    …

  3. 3

    c) Grundumsatz

    …

Typische Fehler

  • ✗

    kJ und kcal falsch herum umrechnen: kcal ist die grössere Einheit, also wird die Zahl in kJ grösser ().

  • ✗

    Den Wirkungsgrad vergessen oder mit ihm multiplizieren: Aus der Nahrung braucht es mehr als die Hubarbeit, also durch teilen.

  • ✗

    Joule und Kilojoule mischen: Hubarbeit kommt in J heraus, Nahrung steht in kJ. Vor dem Vergleichen in dieselbe Einheit umrechnen.

Prüfungstipp

Schreib bei jeder Zahl die Einheit dazu und rechne vor dem Vergleichen alles in kJ um. Bei Muskeln und Geräten gilt: zugeführt = Nutzen durch Wirkungsgrad.

Schritt 5

Üben

Unendlich viele Aufgaben. Nach drei richtigen in Folge wird es schwerer, bei Fehlern wieder leichter. Hinweise bekommst du schrittweise, nicht sofort die ganze Lösung.

Schritt 6

Prüfungsniveau

Aufgaben mit mehreren Teilaufgaben und Punkten, aufgebaut wie eine Klassenprüfung. Du siehst sie mit einem kostenlosen Konto.

Hilfsmittel: Taschenrechner und Formelsammlung.

2 Aufgaben auf Prüfungsniveau

  • Pause im Spital
  • Sparsam kochen

Mit einem Gratis-Konto siehst du die Aufgaben. Lösungswege gibt es im Abo.

Gratis-Konto erstellen

Schritt 7

Selbstcheck: Wie sicher bist du?

Sei ehrlich zu dir. Nur so zeigen wir dir, was du als Nächstes üben solltest.

  • Du rechnest Nahrungsenergie zwischen Kilojoule und Kilokalorien um.

  • Du erklärst Grundumsatz und Bewegung und schätzt den Energiebedarf eines Tages ab.

  • Du vergleichst die Energie im Essen mit der Arbeit beim Treppensteigen, mit dem Wirkungsgrad der Muskeln.

  • Du zeigst, wie ein höherer Wirkungsgrad im Haushalt Energie spart.

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Schritt 8

Hängst du irgendwo fest?

Du lernst nicht allein. Frag uns direkt: Antwort von Ugi innert 2 Schultagen. Oder stell deine Frage auf die Themenwand der Live-Fragestunde (jeden zweiten Samstag, 10:00 Uhr, auf Zoom).

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