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Was ist Energie genau?

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Energie kennt keine charakteristische Form, kann aber in unterschiedlichen Formen gespeichert sein. Wird Arbeit verichtet, ist Energie sichtbar bzw. in Bewegung. Ein Prozess, der bewusst oder unbewusst im Alltag allgegenwärtig ist.
 

Definition Energie

 
Der universelle Begriff Energie wird in unterschiedlichen Zusammenhängen verwendet. Am bedeutsamsten ist er in den Naturwissenschaften, wo ihn der schottische Physiker William John Macquorn Rankine im Jahre 1852 einführte. Davor wurde für Energie unter anderem der Begriff Kraft benutzt.

Geprägt hat den Energiebegriff vor allem auch Max Planck (1858 – 1947), indem er die Energie mit der Fähigkeit eines Körpers, äußere Wirkungen hervorzubringen, umschrieb. Diese Definition liegt nahe an der ursprünglichen Bedeutung des Wortes, welches sich aus dem Griechischen εν = in, innen und εργον = Werk, Wirken ableitet.
Gemeinhin wird unter Energie die Fähigkeit eines Körpers verstanden, Arbeit zu verichten. Energie ist also etwas, das in Arbeit umgewandelt wird. Energie kann nicht gemessen werden, sondern wird über die durch sie verichtete Arbeit berechnet. Sie ist eine charakterisierende Größe für den Zustand eines Systems, eine sogenannte Zustandsgröße.

 

Energie als Formwandler

 
Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden, sondern nur in andere Energieformen umgewandelt werden. In einem geschlossenen System gilt daher der Energieerhaltungssatz. Bei den physikalischen Vorgängen begegnet uns die Energie in vielen verschiedenen Energieformen:
 
  • mechanische Energie:
    Summe aus kinetischer und potentieller Energie
    kinetische Energie: Bewegungsenergie; wird durch die Bewegung eines Systems gegenüber eines anderen Systems und durch seine Masse bestimmt; kann in die Anteile Translations- und Rotationsenergie zerlegt werden.
    potentielle Energie: Lageenergie; entsteht aus der Lage, die ein System in einem Kraftfeld (z.B. Gravitationsfeld der Erde) besitzt.
  • thermische Energie:
    Energie, die in der ungeordneten Bewegung der Atome und Moleküle eines Stoffs gespeichert ist, wird durch die Thermodynamik beschrieben.
    Beispiele: Schmelzen von Eis oder Verdampfung von Wasser durch Zufuhr von thermischer Energie
  • Bindungsenergie:
    Unter Bindungsenergie versteht man die chemische Energie, welche in der chemischen Bindung von Atomen und Molekülen enthalten ist, sowie die Kernenergie, mit welcher die Protonen und Neutronen im Kern gebunden sind.

Die Summe aus Schwingungsenergie (mechanische Energie), thermischer Energie und Bindungsenergie bezeichnet man als innere Energie U.
 
  • elektrische und magnetische Energie:
    Elektrische Energie ist u. a. als potentielle Energie im elektrostatischen Feld von elektrischen Ladungen (z.B. Kondensatoren) gespeichert. In Kraftwerken und Batterien wird elektrische Energie z.B. aus Wärme- oder chemischer Energie erzeugt und über Stromleitungen zu den VerbraucherInnen transportiert. Dort wird sie wiederum in andere Energieformen umgewandelt (z.B. Kraft, Licht, Wärme). Magnetische Energie ist die in magnetischen Feldern enthaltene Energie. Von elektromagnetischer Schwingungsenergie spricht man, wenn durch Induktion elektrische und magnetische Energie im Takt der Frequenz wechseln. Dieses Phänomen findet sowohl in elektrischen Schwingkreisen als auch im Raum, in dem sich das elektromagnetische Feld ausbreitet, statt. In letzterem Fall spricht man von elektromagnetischer Strahlungsenergie oder Photonenenergie und speziell für den sichtbaren Frequenzberreich von Lichtenergie.
  • Masse:
    Da nach der speziellen Relativitätstheorie Masse und Energie äquivalent sind (E = m*c2), entspricht der Ruhemasse von Teilchen eine bestimmte Energiemenge, die so genannte Ruheenergie.


Quelle:

Braun, Herbert
Energiewirtschaft
Skriptum zur Lehrveranstaltung: "Energiewirtschaft" an der Universität für Bodenkultur, Wien
Eigenverlag
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Zuletzt aktualisiert: 2012-06-11

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