Welt der Naturwissenschaften

Eine Sammlung von Essays als schneller Zugang zu den Naturwissenschaften für Selbstdenker und andere Minderheiten.

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WATT UND DIE LEISTUNG

"Er leistet gute Arbeit" sagt man, wenn jemand tüchtig und verlässlich ist. In der Physik sind Arbeit und Leistung jedoch zweierlei. Wenn zwei Sekretärinnen eine Seite tippen, haben sie jeweils die gleiche Arbeit verrichtet. Diejenige, die schneller tippte, hat bei gleicher Arbeit mehr geleistet. Leistung ist in der Physik Arbeit geteilt durch Zeit. Physikalische Arbeit kann nur aus Energie gewonnen werden, daher haben beide Größen dieselbe Einheit, das Joule. Wenn man ein Joule durch eine Sekunde teilt, erhält man als Leistungseinheit das Watt. Ein erwachsener Mensch leistet durchschnittlich 100 Watt. Auf einem Tretrad könnte unser 100 Watt-Wohlstandsbürger nur eine Glühbirne über einen gewissen Zeitraum am Leuchten halten. Spitzensportler leisten 500 und mehr Watt, das entspricht schon einer elektrischen Kaffeemaschine.

Auf Stammtischen trifft man gerne "Technikexperten" an, die genau wissen, dass dieser oder jener "Donnerbolzen" über 200 PS hat. Das PS (Pferdestärke) ist eine veraltete technische Einheit. Ein Pferd kann, so schätzte man in grauer Vorzeit, 75 Kilogramm in einer Sekunde einen Meter hoch heben. Diese Formel ergab als Einheit der Leistung die Pferdestärke. Diese entspricht etwa 740 Watt oder 0,74 Kilowatt. Ein 200 PS-Auto entwickelt also 148 Kilowatt (Kilo = Tausend). Dies bedeutet, dass der "Donnerbolzen" pro Sekunde 148.000 Joule an Energie umsetzt. Das ist allerdings nichts gegen die 50 Megawatt (Mega = Million), die einen Kampfjet wie eine Rakete hochsteigen lassen. Am oberen Ende der Leistungsproduzenten stehen Atomkraftwerke mit 1 bis 5 Gigawatt (Giga = Milliarde).

James Watt (1736-1819) war ein schottischer Maschinenbauer. Schon früh interessierte er sich auch für die Dampfmaschine. Erste Ausführungen dieser Maschine bauten die englischen Ingenieure Thomas Savery und Thomas Newcomen. Die simplen Ur-Dampfmaschinen pumpten Wasser aus Bergwerken. Watt vertiefte sich in die Funktionsweise der Maschinen und bestimmte zunächst die Wechselwirkungen von Druck, Volumen, Dichte und Temperatur des Wasserdampfes. Watt stellte fest, dass die frühen Konstruktionen enorme Energieverluste aufwiesen. Als erstes Ergebnis seiner Arbeiten entstand daraufhin ein Entwurf für eine Dampfmaschine mit getrennten Kondensierungskammern, um Energieverluste zu reduzieren.

James Watt hat die Dampfmaschine nicht erfunden, wie oft fälschlich behautet wird, sondern technisch bedeutend verbessert und damit das Industriezeitalter begründet.

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© 2002 Rudolf Öller, Bregenz

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