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Energie

synonym: E

Energie

Energie (E) ist eine physikalische Grösse mit der Einheit Joule (J). Sie ist die Voraussetzung dafür, dass mechanische Arbeit (W = F · s) geleistet werden werden kann. Energie ist von existenzieller Bedeutung und die Grundlage für Licht, Wärme, Bewegung, Geräusche und Leben.

Joule ist übrigens auch die Einheit der Arbeit und Wärme.

Energieformen

Energie existiert in verschiedenen Energieformen. Dazu gehören:

Kinetische Energie (Bewegungsenergie), z.B. ein Auto auf der Autobahn
Potenzielle Energie (Lageenergie, gespeicherte Energie), z.B. der Stein von Sisyphos
Elektrische Energie, z.B. elektrischer Strom und ein Blitz
Magnetische Energie, z.B. die Anziehungskraft eines Magneten
Chemische Energie, die Energie in chemischen Bindungen (Bindungsenergie)
Kernenergie, die Energie aus dem Atomkern (Kernspaltung, Kernfusion)
Schallenergie, die Energie des Schalls
Strahlungsenergie (elektromagnetische Energie), z.B. Sonnenstrahlung, ionisierende Strahlung
Thermische Energie (Wärmeenergie), z.B. Feuer
Gravitationsenergie, z.B. die Anziehungskraft der Erde

Die verschiedenen Formen können ineinander umgewandelt werden. So wird beispielsweise bei einem Wasserkraftwerk die potenzielle Energie des Wassers in mechanische und schliesslich in elektrische Energie umgewandelt.

Bei der Verbrennung von Holz in einem Ofen wird die potenzielle chemische Energie des Holzes in Wärmeenergie umgewandelt.

Menschen verwenden die chemische Energie in Verbindungen (z.B. Kohlenhydraten) und wandeln sie im Körper in den universellen Energieträger ATP (Adenosintriphosphat) um. Bei der Spaltung der Phosphatbindungen von ATP wird Energie frei, die für verschiedenste Prozesse nutzbar ist. Die Energie für die biochemischen Prozesse im Körper stammt letztlich von der Sonne.

Energieerhaltungssatz

Energie kann umgewandelt werden, aber sie kann weder entstehen noch zerstört werden. Der Energieerhaltungssatz besagt, dass sich die Gesamtenergie eines geschlossenen Systems mit der Zeit nicht verändert. Deshalb lässt sich Energie auch nicht „herstellen“ oder „verbrauchen“. Dies besagt der erste Hauptsatz der Thermodynamik.

Leistung

Die Leistung P mit der Einheit Watt (W) ist der Energieumsatz pro Sekunde. 1 Watt entspricht 1 Joule pro Sekunde. Entsprechend ist 1 W = 1 J/s.

Bezug zur Masse

Albert Einstein hat die Energie (E) in seiner Relativitätstheorie in Bezug zur Masse (m) und Lichtgeschwindigkeit (c) gesetzt:

E = mc²

Weil die Lichtgeschwindigkeit c einen sehr hohen Wert von 299 792 458 m/s hat, steckt in der Materie eine enorme Menge Energie. Die Einheiten sind Joule (J), Kilogramm (kg) und Meter pro Sekunde (m/s).

Für 1 kg Materie beträgt der Wert 8.9 x 10¹⁶ Joule. Ein Anteil dieser Energie wird zum Beispiel bei der Kernfusion und der Kernspaltung freigesetzt. So könnte beispielsweise eine Glühbirne mit 100 W mit einem Kilo Materie während über 28 Millionen Jahren betrieben werden. Siehe auch unter Uran.

Kalorien

In Bezug auf Lebensmittel wird häufig noch die veraltete Einheit Kalorie verwendet. In der Regel werden beide Werte angegeben, die Kilokalorien (kcal) und die Kilojoules (kJ).

siehe auch

Kalorien, Photosynthese, Elektromagnetische Strahlung, Radioaktivität, Erdöl, Kohle, Erdgas, Wasserdampf, Kraft, Druck

Literatur

Fachliteratur

Autor

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