Warum macht ein Widerstand aus elektrischer Energie thermische Verluste?

Das macht alles die Physik. Der Widerstand ist nur ein Begriff für ein 
mechanisches Teil und dessen phyisikalischen Eigenschaften und Effekte.

Im Radiomann vom Kosmos-Verlag war das anschaulich erklärt mit Physik 
ohne Ballast.

Ach, ein Philosoph.....

Für dich eine einfache Antwort:

"Weil es einfach so ist"

Wenn du es umfangreicher haben willst, so musst du schon selber denken. 
Dazu ein paar Ansätze:

Was unterscheidet Supraleiter und "normale" Leiter? Wieso ist das so?

Tom schrieb:
> Einfache Frage:
>
> Warum macht ein elektrischer Widerstand wenn er von einem Strom
> durchflossen wird Verluste, d.h. setzt die Energie in Form von
> thermischer Leistung um?

Einfache Antwort:
Das liegt am Widerstand des Widerstandes.

Versuche es mal mit fließenden Elektronen, die gegen Atomwolken stoßen 
und so deren Schwingungsbewegungen erhöhen. Das gleiche was beim 
Erwärmen passiert.

Irgendwo muß die die Energie ja hin, es gibt
den Energieerhaltungssatz. Warum werden beim
Auto die Bremsscheiben heiß wenn gebremst wird,
daß ist das mechanische Equivalent dazu.

Und heute ist erst Montag, dazu och der 3. .... Leute!

Tom schrieb:
> Einfache Frage:
>
> Warum macht ein elektrischer Widerstand wenn er von einem Strom
> durchflossen wird Verluste, d.h. setzt die Energie in Form von
> thermischer Leistung um?
>
> Kann man das irgendwie so allgemein verständlich erklären dass es jeder
> versteht?
> [...]

Wir beobachten nur was geschieht und entwickeln Theorien über 
Zusammenhänge. Warum diese Zusammenhänge bestehen, kann man aber nicht 
erklären. Das ist etwas, was für alle unsere Beobachtungen gilt.

Eine einfach Erklärung kannst Du hier 
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrischer_Widerstand#Der_elektrische_Widerstand_im_Teilchenmodell 
lesen.

Die zur Zeit allgemein anerkannte Theorie ist leider um einiges 
komplexer.

TrollJäger schrieb:
> Was unterscheidet Supraleiter und "normale" Leiter?

Ein Supraleiterwiderstand hat demnach einen Widerstand aber keine 
Verluste?

Florian schrieb:

> TrollJäger schrieb:
>> Was unterscheidet Supraleiter und "normale" Leiter?
>
> Ein Supraleiterwiderstand hat demnach einen Widerstand
> aber keine Verluste?

Gegenfrage: Ist ein Widerstand von exakt 0 Ohm ein
Widerstand?

Florian schrieb:
> Ein Supraleiterwiderstand hat demnach einen Widerstand aber keine
> Verluste?

Der Begriff ist halt falsch. Ein Widerstand ist vor allem ein Leiter. 
Ein kleiner Widerstand ein guter, ein großer Widerstand ein schlechter 
Leiter. Das Problem wir erst deutlich, wenn man "keinen" Widerstand 
einbaut, was genau das Gegenteil von 0-Ohm ist. Beim Begriff "Leiter" 
entspräche der Übergang unserer normalen Intuitioun: perfekter Leiter, 
... sehr guter Leiter, ... schlechter Leiter, ... ganz schlechter Leiter 
.... gar kein Leiter.

Die Supraleitung ist nichts anderes, als die Annäherung an den Zustand, 
der dem Ideal des Leiters bei Null Grad Kelvin nahekommt, bei dem alle 
Leiter ihren Widerstand verlieren. Nur wird dieser Zustand von den 
Materialien, wie wir sie kennen, niemperfekt erreicht.

Auch ein Supraleiter hat einen Widerstand. Die Cooper-Paare fliegen 
nicht umsonst. Dem Magneten muss Energie zugeführt werden, damit er 
seine Magnetisierung nicht durch Quenching und andere Effekt verliert. 
Das kann sehr schnell passieren und muss aktiv geregelt werden.

Das erklärt auch, warum das Ding aktiv gekühlt werden muss: Er bekäme 
sonst Energie von innen und aussen, würde warm werden und aus dem 
supraleitenden Zustand raufallen.

Tom schrieb:
> Warum macht ein elektrischer Widerstand wenn er von einem Strom
> durchflossen wird Verluste, d.h. setzt die Energie in Form von
> thermischer Leistung um?

Frage an die Allgemeinheit (Umkehrschluß?):

Ist ein Leitwert dazu fähig, aus der vorh. Teilchenbewegung plötzlich
reine Elektronenbewegung (Stromfluß) zu generieren? Ja, nein, wieso?

Vielleicht würden Antworten die Zusammenhänge weiter verdeutlichen.

Christian S. schrieb:
>> Gegenfrage: Ist ein Widerstand von exakt 0 Ohm ein Widerstand?
>
> Dieser wird wohl nicht real existieren.

Willst du damit die Existens von Supraleitern abstreiten?

Sie Männs schrieb:
> Ist ein Leitwert dazu fähig, aus der vorh. Teilchenbewegung plötzlich
> reine Elektronenbewegung (Stromfluß) zu generieren? Ja, nein, wieso?

Nein, aus dem selben Grund, aus dem du nicht plötzlich in deinem Zimmer 
erstickst, weil die ganzen Luft-"moleküle" zufällig in der anderen 
Zimmerhälfte sind (-> Entropie)

Im Widerstand reiben sich die Elektronen und verlieren dadurch 
Bewegungsenergie. Das Abfallprodukt von Reibung ist (immer?) Wärme.

Das ist eine vereinfachte Betrachtungsweise für Laien. Physiker wollen 
es wohl eher auf Subatomarer Ebene erklären.

> Nein, aus dem selben Grund, aus dem du nicht plötzlich in deinem
> Zimmer erstickst, weil die ganzen Luft-"moleküle" zufällig in der
> anderen Zimmerhälfte sind (-> Entropie)

Die Wahrscheinlichkeit für ein solches Ereignis ist NICHT null.
(Aber es hielte nur kurz an, das man es überleben könnte ...)

Danke schonmal für die ganzen Erklärversuche.

Stefanus F. schrieb:
> Im Widerstand reiben sich die Elektronen und verlieren dadurch
> Bewegungsenergie. Das Abfallprodukt von Reibung ist (immer?) Wärme.

Interessant. D.h. durch das Abgeben von Bewegungsenergie an den 
Widerstand gibt es Wärme. Was dabei nicht intuitiv ist: Die "Bewegung" 
allein scheint ja nicht der Grund für die Wärme zu sein. Weil die 
Elektronen bewegen sich ja die ganze Zeit. Auch in einem sehr guten 
Leiter bewegen sich die Elektronen, möglicherweise in gleicher Anzahl 
und Geschwindigkeit.

Wenn nicht die Bewegung des Elektrons vor der Kollision und auch nicht 
die Bewegung der angeregten Teilchen nach der Kollision der Grund für 
"Wärme" ist, was dann?

Bewege Deine Hände schnell durch Luft: Viel Bewegung, es entsteht keine 
Wärme.

Bewege Deine Hände schnell durch Wasser: Bewegung wird gebremst, Wärme 
wird an den Körper und das Wasser abgegeben.

Reibe Deine Hände feste gegeneinander: Bewegung wird noch stärker 
gebremst, mehr Wärme wird an den Körper und die Umgebung abgegeben.

Wenn man Bewegte Teilchen ausbremst, wird ein Teil der Bewegungsenergie 
in Wärme umgewandelt. Wenn man bewegte Teilchen nicht bremst, entsteht 
keine Wärme. Je stärker die Bewegung ausgebremst wird, umso mehr Wärme 
entsteht.

Deswegen kannst du ja auch mit einem ausreichend kräftigen Tritt ins 
Weltall katapultiert werden und dann dort für immer weiter fliegen. Bis 
irgendein Planet dich anzieht - aber das macht dann ein anderer Effekt 
(Gravitation).

Hallo

"Die "Schwingungen" der Atom(e) erzeugen nicht Wärme, sie SIND die 
Wärme!"

Aber warum sind die Schwingungen Wärme bzw. Energie?
Eigentlich ist ja jede Schwingung Energie egal ob als Erdbebenwelle 
(Schwingung) mit wenigen Herz, recht "lahmen" NF Tönen 
(Luftschwingungen), über HF, Licht , Röntgenstahlung, Gammastrahlung... 
das sind alles doch "nur" Schwingungen die gleichzeitig auch Energie 
sind (Die "Wärme" ist doch nur ein Ausschnitt daraus).

Warum sind Schwingungen nun Energie bzw. Energie letztendlich immer 
Schwingungen mit zugegebener Weise extrem unterschiedlicher Frequenz?
Wobei mit der Höhe der Frequenz auch "irgendwie" die Energie(dichte) 
ansteigt(?)

Zuzel

Ist halt so, sorry. Manche Dinge muss man entweder einfach hin nehmen, 
oder Elementarphysik studieren.

Joe G. schrieb:
> Tom schrieb:
>> Die "Bewegung"
>> allein scheint ja nicht der Grund für die Wärme zu sein.
>
> Stimmt, es fehlt noch der Richtungsbezug. Dissipation ist der Vorgang
> wenn Energie einer gerichteten Bewegung in eine Energie einer
> ungeordneten Bewegung (Wärme) übergeht.

Bitte was? was ist denn eine "ungeordnete Bewegung". Ohne zuführen von 
Energie sollte es doch keine Richtungsänderung geben? (Zentripetal um 
einen Kern kreisen schließe ich mal als konstante Bewegung mit ein)

Tom

Tom schrieb:
> Ohne zuführen von Energie sollte es doch keine Richtungsänderung
> geben?

Doch ich denke schon. Die Atome zittern wild hin und her, weil sie 
aneinander anstoßen.

Joe F. schrieb:
> Wie warm bzw. kalt ist dann ein Neutronenstern?

Die in ihm gespeicherte Energie wird freigesetzt, wenn du ihn zerlegst.

Nein, nicht doch!

Du musst die Energie (Bindungsenergie) aufbringen, um ihn überhaupt 
zerlegen zu können!

LG,
hugo

Joe F. schrieb:
> Wie warm bzw. kalt ist dann ein Neutronenstern?

Sag du uns das doch mal.

Was in einem Neutronenstern vorgeht ist mit dem einfachen Materiemodell 
nicht mehr abbildbar.
Siehe dazu
https://www.spektrum.de/lexikon/astronomie/neutronenstern/311

Wenn man deine Beiträge liest, dann fragt man sich ob du anderen was 
erklären  oder eher deine "Überlegenheit" bzgl. physikalischen und 
mathematischen Kenntnissen zur Schau stellen willst.

Joe F. schrieb:
> Denn Atom- bwz. Molekülschwingungen sind nicht Wärme, sondern sie sind
> ein Effekt von Wärme

Das heisst der Artikel hier der Spektum ist bullshit?
https://www.spektrum.de/lexikon/physik/waerme/15373

denn da steht. Zitat:
"Die Wärmeenergie von Materie besteht aus der Bewegungsenergie ihrer 
Atome und Moleküle."

Auch dein nächster Beitrag hier

Joe G. schrieb:
> Das Kapitel 4.5 "Thermodynamik der Phononen" [1] gibt eine Erklärung
> dazu. Die anderen Kapitel [2] sind auch lesenswert ;-)

ist etas "seltsam". Sorry aber wenig Menschen die nicht gerade ein 
Physik oder Mathe Studium absolvieren oder absolviertt haben können 
damit ohne Weiteres etwas anfangen. Auch ich müsste trotz technischem 
Studium meine eingerosteten Mathekenntnisse erst mal wieder gründlich 
aktualisieren.
Und wenn man sich das Niveau des Fragestellers anschaut und auch das der 
meisten Diskutanten, dann hilft ihnen so ein Beitrag überhaupt nicht.

Also hast du entweder überhaupt kein Gefühl dafür wem du komplexe 
mathematische/physikalische Formeln ohne verständliche Erklärung an den 
Kopf wirfst, oder ich habe zumindest ein bischen recht mit meiner obigen 
Aussage.

Joe F. schrieb:
> Joe G. (feinmechaniker) != ich (Joe F. (easylife)).

uuups, sorry, das habe ich wirklich nicht gesehen.
Also eine Bitte um Entschuldigung dafür. Gemeint war Joe G.

Joe G. schrieb:
> Ich kenne das Niveau des Fragestellers nicht.

Nein, aber das kann man abschätzen.

Tom schrieb:
> P=R*I^2 ist mir schon klar, allerdings ist das keine Erklärung sondern
> lediglich die mathematische Beschreibung des Beobachteten.

Zeigt z.B. ziemlich eindeutig, daß man hier nicht mit einem Hamilton 
Operator kommen braucht.

Joe G. schrieb:
> sich mit den Grundlagen auseinander zu setzen

Um einen Spannungsteiler zu erklären muss man z.B. auch nicht mit den 
Maxwellschen Gleichungen erklären, da reicht das Ohmsche Gesetz.

Wolfgang schrieb:

> Nein, aus dem selben Grund, aus dem du nicht plötzlich in deinem Zimmer
> erstickst, weil die ganzen Luft-"moleküle" zufällig in der anderen
> Zimmerhälfte sind (-> Entropie)

So ein Ereignis ist quantenmechanisch aber durchaus möglich. Es ist nur 
sehr, sehr unwahrscheinlich.

Vgl. dazu die short story namens "w" von Erik Simon. Erschienen in der 
Anthologie "Begegnung im Licht". ;o)

Stefanus F. schrieb:
> Reibe Deine Hände feste gegeneinander: Bewegung wird noch stärker
> gebremst, mehr Wärme wird an den Körper und die Umgebung abgegeben.

Und Dreckkrümel...

Dennis S. schrieb:
> Auch hier
> ist die Fortbewegung an sich eher ein Nebenprodukt... oder?

Das kann man so sehen, ausser wenn du einen Berg hinauf fährst.
Dann gewinnst du aus einer beachtlichen Menge verbrannten Benzins ein 
bischen potentielle Energie und endlich ist der Wirkungsgrad > 0.





Sie Männs schrieb:
> Ist ein Leitwert dazu fähig, aus der vorh. Teilchenbewegung plötzlich
> reine Elektronenbewegung (Stromfluß) zu generieren? Ja, nein, wieso?

Das tut ein gewöhnlicher Widerstand (Supraleiter und Isolatoren also 
ausgeschlossen) ja:
Man kann an seinen Klemmen eine elektrische Rauschleistung entnehmen, 
die der Temperatur proportional ist. Diese Leistung ist bei normalen 
Temperaturen zwar sehr gering, aber durchaus messbar.
https://de.wikipedia.org/wiki/Rauschspannung

Richard H. schrieb:
> Joe F. schrieb:
>> Der Großteil der 55KW verlässt den Motor als Abwärme über Auspuff und
>> Kühler.
>
> Das ist falsch.

Als was würdest du es denn bezeichnen, wenn deutlich mehr als 50% der im 
Sprit enthaltenen chemischen Energie in die Umwelt geblasen werden?

Hallo

ich bin zwar nicht der angesprochene "Du" aber:

Die Aussage stimmt prinzipiell, aber durch die wertende und 
verurteilende  Formulierung disqualifizierst du dich. Physik und Chemie 
darf nicht mit Ideologien und Wertvorstellungen vermischt werden.

"Ein Großer Teil (in der alltäglichen Praxis und unter realen 
Bedingungen sogar deutlich mehr als 50%) der enthaltenden Chemischen 
Energie wird in die nicht erwünschte und nutzbare Energieform (Auto, 
LKW) Abwärme umgesetzt", wäre z.B. eine Neutrale und einfach nur 
Beschreibende Formulierung.

Die Formulierung "In die Umwelt geblasen" hat durch die Medien und 
ideologisch von verschiedenen Interessengruppen uns allen an trainierten 
Bilder und Vorstellung eine wertenden und verurteilenden Bezug, außerdem 
wird  sofort der (hier falsche) Bezug "Auto und LKW =Abgase = 
Umweltbelastung = Krankheiten" im Kopf erzeugt und somit gezielt 
gerichtete Emotionen erzeugt.

In einen technischen Forum darf es nur um Physikalisch / Technische 
Fakten gehen und nicht darum Ideologien,Ängste ,verfälschende 
Informationen oder Weltanschauungen durch das Hintertürchen zu 
verbreiten.

Jemand

Jemand schrieb:
> In einen technischen Forum darf es nur um Physikalisch / Technische
> Fakten gehen und nicht darum Ideologien,Ängste ,verfälschende
> Informationen oder Weltanschauungen durch das Hintertürchen zu
> verbreiten.

Viel Geschwurbel, vieleicht ja gut gemeint.
Aber wie du wohl meinst soll es ums rein technische gehen.

Gut Fakt ist, daß mein KFZ Prof (damals) gesagt hat:
1/3 Wärme (Kühler) 1/3 Abgase und 1/3 mechanische Energie.
Und der Kühler wird durch den Fahrtwind und den Lüfter angeblasen, die 
Abgase durch den Überdruck im Motos aus dem Auspuff geblasen.
Also ist die Vokabel "geblasen" physikalisch durchaus korrekt.

Und ja in modernen Dieselmotoren ist der Wirkungsgrad inzwischen >33% 
aber keine 50%. Die werden nur vereinzelt in großen Schiffsdieseln 
erreicht.
Und der durchschnittliche Wirkungsgrad ist gerade in PKW deutlich 
niedriger weil über 90% im Teillastbereich gefahren wird.

Blablabla... Die Nennleistung von Kfz wird auf dem Prüfstand (Rolle) 
gemessen und enthält keine Wärmeleistung von Auspuff oder Kühler.

batman schrieb:
> Die Nennleistung von Kfz wird auf dem Prüfstand (Rolle)

Nennleistung hat erst mal nix mit Wirkungsgrad zu tun. Der Wirkungsgrad 
deines Batmobils liegt übrigens bei maximal 10%.

Walter K. schrieb:
> Also Sprit in Liter pro Zeiteinheit als aufgenommene Leistung mit der
> abgegebenen Leistung.

Du meinst also: Wäre die angegebene Leistung bei Kfz die aufgenommene,
dann könnte man sie auch in Litern Kraftstoff angeben? Dann ja. ;)

Unter weiterer Berücksichtigung der noch fehlenden Parameter stimmts.
(Untersch. Kraftstoffe, untersch. Motorkonzepte, etc. müßten dann als 
"Vorunterscheidung" angeführt werden.)

Offenkundig aus diversen Gründen sinnlos, Aufnahmeleistung kW/PS @ Kfz.
Und es kann nur die abgegebene gemeint sein. Sonst wär alles hinfällig,
wie viel PS ein Auto hat als Vergleich anzuführen, setzte jedes mal 100
Formeln voraus.

Mani W. schrieb:
> Und wie warm wird es, wenn ich mit einem 2Kg Hammer auf einen
> Amboss schlage?

Gar nicht, wenn der Hammer elastisch zurück springt.

Wenn allerdings etwas plastisch verformbares dabei zusammengequetscht 
wird, kann es ziemlich warm werden.
Angeblich reicht die Hitze sogar um die Thermitreaktion zu starten, wenn 
zwischen Hammer und Amboss ein Stück verrostetes Eisen liegt, das mit 
einer Aluminiumfolie bedeckt ist.
Mangels schwerem Werkzeug ist es mir allerdings noch nicht gelungen 
einen solchen Funkenregen zu erzeugen.

nachtmix schrieb:
> Gar nicht, wenn der Hammer elastisch zurück springt.

Das stimmt nicht exakt. Jede mechanische Einwirkung stößt oder drückt
Atome weiter an- und/oder auseinander als zuvor. So bringst Du auch
Energie ein - ganz egal, ob es zu einer dauerhaften Verformung kommt.
Allerdings kommt es bei zwei weichem Metallen und starker Verformung
dazu, daß aktuell mehr der Energie überhaupt bei diesem "Abfangen" in
thermische gewandelt wird (und auch just an der Stelle der Verformung).

Um den Verleich hier fair zumachen, müßte allerdings erst mal eine
Vorrichtung geschaffen werden, welche diesen zurückprallenden Hammer
so lange weiter auf die Stelle fallen läßt,bis er liegen bleibt...
Und auch der Versuch mit beiden Teilen (Amboß wie Hammerkopf) "weich"
genug, um die Fallenergie (fast oder völlig) ohne "Prellen" aufnehmen
zu können, müßte bei gleichem Gewicht Hebellänge Fallwinkel/-weite in 
selbiger Vorrichtung stattfinden.

Dann aber würde ich fast behaupten, der gesamte Energieeintrag wäre
nahezu der gleiche, auch wenn der elastische Versuch "nachzappelte",
und es eher nicht zu einer so starken punktuellen Erwärmung käme.

Was denkst Du, @nachtmix? (Viel Quatsch, aber evtl. ja nicht alles.)

osII schrieb:
> auch wenn der elastische Versuch "nachzappelte"

Wobei natürlich auch wieder Energie in die Luft... unter anderem
deshalb sagte ich auch nicht "Energieeintrag gleich hoch". (Was
davon der Hammer durch den Luftwiderstand, und was (weniger) der
Amboß durch reines Zittern verliert, und wie man das einordnet,
können wir gern außen vor lassen. Mir geht's mal nur darum, daß
auch elast. Materialien so erwärmt werden können, prinzipiell.)

Hallo!

Danke danke schon mal für die Erklärversuche zur Frage des Threads.

Die Frage war explizit warum Wärme entsteht durch elektrschen Strom. 
Elektrisch!! Bitte STOPPT damit über mechanische Ursachen wie Motoren zu 
diskutieren. Dafür könnt ihr ja einen eigenen Beitrag starten.

BITTE ab hier wieder elektrisch!

Tom

PS: Der Artikel auf Spektrum oben ist ganz gut

M.A. S. schrieb:
> Ist demnach die Frage für Dich noch nicht so beantwortet, wie Du es
> gerne hättest?

So macht meine Frau das immer.

M.A. S. schrieb:
>> So macht meine Frau das immer.
> Wie meinst Du das? :)

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