Hörbeeinträchtigung durch zu hohe Lautstärke. Man sollte deshalb auf moderate Lautstärke und regelmäßige Pausen achten. 67.2 (Geltend für Wien laut Wiener Veranstaltungsgesetz) Im Publikumsbereich gilt ein Grenzwert von 100dB und für die tiefen Frequenzen (Bässe) ein Grenzwert von 118 dB. Grenzwerte können je nach Bundesland variieren. 77.1 Wenn die elektrischen Ladungen von Elektron und Proton nicht genau gleich groß wären, wären Atome und Moleküle nicht elektrisch neutral, sondern hätten eine dauerhafte Nettoladung. Dies hätte zur Folge, dass Atome sich gegenseitig stark abstoßen oder anziehen würden (Grenze: Pauli-Verbot), was die Bildung stabiler Moleküle und fester Körper unmöglich machen würde. Chemische Reaktionen, wie wir sie kennen, könnten nicht stattfinden, und die uns bekannte Materie würde nicht existieren. 83.1 Die EU-Batterieverordnung regelt die Herstellung, den Verkauf, die Entsorgung und das Recycling von Batterien, um ihre Umweltbelastung zu minimieren und Nachhaltigkeit zu fördern. 83.2 Natrium-Ionen-Akkus funktionieren ähnlich wie Lithium-Ionen-Akkus, wobei Natrium-Ionen zwischen den Elektroden durch einen Elektrolyten wandern, um Energie zu speichern und freizusetzen. Sie sind kostengünstiger und sicherer, da Natrium reichlich verfügbar ist und ein geringeres Risiko für Überhitzung besteht. Ihre Nachteile sind jedoch eine geringere Energiedichte und Kapazität sowie eine kürzere Lebensdauer im Vergleich zu Lithium-Ionen-Akkus. 83.3 Polymerbasierte Akkus, wie Lithium-Polymer-Akkus (LiPo), verwenden einen festen oder gelartigen Polymer-Elektrolyten anstelle eines flüssigen, was flexiblere Bauformen ermöglicht. Die Herstellung im Druckverfahren erfolgt durch Schicht-für-Schicht-Auftragen der Komponenten mittels Siebdruck oder 3D- Druck, wodurch dünne, flexible und anpassbare Batterien produziert werden können. 83.4 Feststoffakkus ersetzen den flüssigen Elektrolyten durch einen festen, was die Sicherheit erhöhen und die Energiedichte sowie die Ladegeschwindigkeit verbessern soll. Sie ermöglichen größere Reichweiten und verringern das Risiko von Überhitzung oder Leckagen (Auslaufen des Elektrolyten), wodurch sie ideal für die Elektromobilität sind. 83.5 Eine vollständige Umstellung auf Elektroautos würde den Strombedarf erheblich erhöhen und einen Ausbau sowie die Modernisierung der Stromnetze erfordern, um eine stabile Versorgung zu gewährleisten. Der zusätzliche Bedarf könnte durch den Ausbau erneuerbarer Energien gedeckt werden, während intelligente Ladestrategien wie Vehicle-to-Grid (V2G) helfen könnten Lastspitzen zu vermeiden und nachhaltige Energie effizienter zu nutzen. 83.6 Akkus verlieren mit der Zeit an Kapazität, weil bei jedem Lade- und Entladevorgang durch chemische Prozesse im Inneren geringe Mengen aktiven Materials abgebaut werden, was die Fähigkeit zur Energiespeicherung verringert. 83.7 Der Energiebedarf von Elektrofahrzeugen nimmt mit der Größe des Fahrzeugs stark zu. EB für 15.000km/Jahr: Kleinwagen (Fiat 500) – 2.100kWh; SUV (VW ID.4) – 3.300 kWh Dies entspricht einem Unterschied von rund 57%, welcher durch eine entsprechende Vergrößerung der Photovoltaikfläche kompensiert werden könnte. 83.8 Akkus für Elektroautos werden hauptsächlich aus Lithium, Kobalt, Nickel, Mangan und Graphit hergestellt, wobei diese Materialien in komplexen Prozessen zu Elektroden, Elektrolyten und Separatoren verarbeitet und zu Batteriezellen zusammengebaut werden. Die Gewinnung dieser Rohstoffe ist oft mit sozialen Problemen wie Kinderarbeit, schlechten Arbeitsbedingungen, Landkonflikten und Umweltzerstörung in den Abbaugebieten verbunden, insbesondere in Ländern des globalen Südens. 83.9 Der Lithiumabbau ist mit hohem Wasserverbrauch, Umweltverschmutzung durch Chemikalien und der Zerstörung von Ökosystemen verbunden, Lithium- Ionen-Akkus haben eine begrenzte Lebensdauer von einigen (6–10) Jahren. Ihre Entsorgung ist komplex, da sie wertvolle, aber auch umweltgefährdende Materialien enthalten und daher recycelt werden sollten, um Ressourcen zu schonen und Umweltbelastungen zu minimieren. 83.10 Der Abbau von Lithium führt oft zu Umweltproblemen wie Wasserknappheit und Bodenverschmutzung, besonders in Regionen wie dem „Lithium-Dreieck“ in Südamerika. Europa, einschließlich Österreich, ist stark von Importen aus Ländern wie Chile, Australien und Argentinien abhängig, was geopolitische Risiken birgt. Diese Abhängigkeit erfordert nachhaltige Lieferketten und Strategien zur Sicherung der Rohstoffversorgung. 89.1 Die Brennstoffzellenforschung hat große Fortschritte gemacht, jedoch sind für einen großflächigen Einsatz noch eine nachhaltige und kostengünstige Wasserstoffproduktion als auch der Ausbau der Infrastruktur notwendig. 89.2 Beispiele: Industrie (Chemie, Stahl), Schwerlastverkehr (LKW, Busse), Schiff-/Luftfahrt 96.1 a) Typische Angaben am Typenschild: Spannung (V), Leistung (W), Stromstärke (A), Frequenz (Hz); Beispiel: Wasserkocher (2 000 W) 20-mal mehr ist als die Dauerleistung von 100 W b) I Wasserkocher = P/U = 2 000W/230V≈ 8,7A 98.1 Es wäre nicht zweckmäßig, da bei einer Überlastung oder einem Defekt (Kurzschluss) der gesamte Strom ausfallen würde und keine gleichmäßige Verteilung der Last möglich wäre. 98.2 Beschädigte Anschlusskabel sind gefährlich, weil freiliegende Leitungen Kurzschlüsse, Stromschläge oder Brände verursachen können. 105.1 Ja, da die Kräfte zwischen zwei geladenen Körpern immer gleich groß, aber entgegengesetzt sind. Wenn sich zwei Körper mit verschieden großen Ladungen abstoßen, wirken auf beide Körper Kräfte gleichen Betrags, unabhängig von der Größe der Ladungen. Die Masse der Körper hat keinen direkten Einfluss auf die Stärke der elektrischen Kraft, beeinflusst aber die Beschleunigung: Körper mit geringerer Masse erfahren eine stärkere Beschleunigung. 105.2 Die Feldlinien, die die Stärke der jeweiligen Kraft beschreiben, werden mit zunehmendem Abstand r vom Zentrum der Quelle (Ladung oder Masse) über eine größere Kugeloberfläche O = 4 πr 2 verteilt. Die Anzahl der Feldlinien bleibt konstant, sodass die Feldliniendichte – und damit die Kraft – mit dem Quadrat des Abstands abnimmt. 105.3 Die Coulombkraft zwischen zwei Ladungen nimmt bei kleineren Abständen r stark zu, da sie umgekehrt proportional zu r 2 ist. Wenn der Abstand auf Mikrometer verkleinert wird, steigt die Kraft drastisch an, was bei sehr kleinen Abständen zu extrem großen Kräften führt. 109.1 Der menschliche Körper ist durch den hohen Flüssigkeitsgehalt ein guter elektrischer Leiter, in dessen Innerem kein elektrostatisches Feld bestehen kann. Die gesamte Körperoberfläche ist bei Kontakt mit der Erde gegenüber der Erde spannungsfrei. 110.1 Das Elektron würde aufgrund der Abstoßung durch die bereits vorhandenen freien Elektronen im Leiter sofort zur Oberfläche wandern. Überschüssige Ladungen sitzen nur auf der Oberfläche, da sie sich so verteilen, dass das elektrische Feld im Inneren null wird. 111.1 Ein Elektretmikrofon nutzt ein dauerhaft geladenes Material (Elektret) anstelle einer externen Spannungsquelle, um ein elektrisches Feld zu erzeugen. Schallwellen bewegen eine Membran, wodurch sich die Kapazität ändert und ein elektrisches Signal entsteht. Dieses Signal wird dann verstärkt und weiterverarbeitet. 122.1 Das Resultat folgt daraus, dass die „atomaren Kreisströme“ in jedem Abschnitt eines Permanentmagneten weiterhin existieren und jeweils ein eigenes Magnetfeld erzeugen. Beim Zerbrechen entsteht daher kein einzelner Pol, sondern jeder Teil wird wieder ein eigener Dipol mit Nord- und Südpol. Antworten zu Praxis und Vertiefung (ausführliche Lösungen werden im digitalen Zusatzmaterial zur Verfügung gestellt) Impuls und Drehimpuls 1 Impuls, S. 19 Teste dein Wissen 1d) Impuls: In abgeschlossenen Systemen bleibt der Gesamtimpuls erhalten (Impulserhaltungssatz): → p ges = → p 1 + → p 2 + ⋯ = → p 1 ′ + → p 2 ′ + ⋯ = → p ges ′ ( → p ges/ → p ges ′ … Gesamtimpuls vor und nach dem Stoß,→ p 1/2/…… Impuls des 1., 2, … Körpers) 2d) kg·m/s 3c) genauso groß wie die Impulszunahme des Wassers ist. 4a) Die innere Energie verändert sich beim Stoß nicht. 5b) Beide Kugeln fliegen mit halber Geschwindigkeit zusammen weiter. 6 Beispielantwort im digitalen Zusatzmaterial 7 Gefahren: z. B. Kopfverletzungen wie Gehirnerschütterungen; Schutz: z. B. bessere Kopfballtechnik 8 Tiere nutzen den Impuls, um Bewegung zu erzeugen. Durch Abstoßen vom Boden oder Wasser übertragen sie Impuls auf die Umgebung, wodurch eine Vorwärtsbewegung entsteht. 9 Beim Feuerwerk wirkt das Gesetz der Impulserhaltung: – Wenn eine Rakete explodiert, bewegt sich jedes Teilchen in unterschiedliche Richtungen, sodass die Gesamtimpulsbilanz des Systems null bleibt. – Der Rückstoß der Gase treibt die Rakete nach oben. Dieser Rückstoßimpuls ist gleich dem Impuls der ausgestoßenen Gase, jedoch in entgegengesetzter Richtung. 10 Beispielantwort im digitalen Zusatzmaterial Rechenaufgaben 1 Situation a): Beide Fahrzeuge fahren mit der gleichen Geschwindigkeit v aufeinander zu. p ′ = 2 m·v ′ ⇒ v ′ = 0 Beide Fahrzeuge bleiben nach dem Stoß stehen! 130 h3h4b4 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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