Energie ist überall in Natur und Technik vorhanden.
Menschen, Tiere und Pflanzen benötigen sie für ihre Entwicklung.
Technische Geräte wie Radios, Kühlschränke, Fernsehgeräte
oder Computer brauchen zum Betrieb Energie. Ohne Energie würde kein
Zug fahren und kein Flugzeug fliegen. Trotzdem kann man Energie zumeist
nicht sehen, fühlen oder anfassen. Man kann sie aber an ihren Wirkungen
erkennen. Allgemein gilt in den Naturwissenschaften für die Größe
Energie:
Energie ist die Fähigkeit, mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder Licht auszustrahlen.
| Formelzeichen: Einheit: |
E ein Joule (1 J) |
Benannt ist die Einheit der Energie nach dem englischen Physiker JAMES
PRESCOTT JOULE (1818 - 1889).
Vielfache der Einheit ein Joule (1 J) sind
ein Kilojoule (1 kJ), ein Megajoule (1 MJ) und ein Gigajoule (1 GJ):
| 1 kJ 1 MJ 1 GJ |
= 1000 J = 1000 kJ = 1000000 J = 1000 MJ = 1000000 kJ = 1000000000 J |
Neben der Einheit 1 J werde für die Energie weitere Einheiten verwendet, teilweise nur in speziellen Bereichen der Energiewirtschaft:
| ein Newtonmeter (1 Nm) | 1 Nm = 1J | |
| eine Wattsekunde (1 Ws) | 1 Ws = 1 J | |
| eine Steinkohleneinheit (1 SKE) |
1 SKE = 29,3 MJ (Das ist der durchschnittliche Energieinhalt von 1 kg Steinkohle, der bei vollständiger Verbrennung frei wird.) |
|
| eine Rohöleinheit (1 RÖE) |
1 RÖE = 41,9 MJ (Das ist der durchschnittliche Energieinhalt von 1 l Rohöl, der bei vollständiger Verbrennung frei wird.) |
Energie als Zustands-
und Erhaltungsgröße
Die Größe Energie kennzeichnet den Zustand eines Körpers,
eines elektrischen Feldes oder eines magnetischen Feldes. Man bezeichnet
in der Physik eine solche Größen als Zustandsgröße
im Unterschied zu einer Prozessgröße,
die einen Vorgang charakterisiert.
Für einen abgeschlossenen Bereich oder für ein abgeschlossenes
System bleibt die Gesamtenergie immer erhalten. Die Energie ist somit
auch eine Erhaltungsgröße,
für die ein Erhaltungssatz - der Energieerhaltungssatz
- gilt.
Energieformen und
Energieträger
Energie kann in unterschiedlichen Formen auftreten, z. B. in Form von
elektrischer, thermischer, mechanischer oder chemischer Energie oder als
Energie elektrischer und magnetischer Felder Lichtenergie, elektrische Energie, magnetische Energie). Darüber hinaus gibt es die Energieformen
Kernenergie, potenzielle Energie und kinetische Energie.
Körper oder Raumbereiche, die Energie besitzen, bezeichnet
man als Energieträger oder Energiequellen.
Energie im Wandel
In einem abgeschlossenen Bereich (abgeschlossenen System) bleibt die Gesamtenergie
stets gleich groß, aber:
- Energie kann von einem Körper auf andere Körper übertragen (transportiert) werden,
- Energie kann von einer Form in andere Formen umgewandelt werden,
- Energie kann entwertet werden, d. h. in solche Formen umgewandelt werden, die für den Menschen schlecht nutzbar sind,
- Energie kann gespeichert werden.
Bild 4 gibt einen Überblick über die wichtigsten Energieformen und zeigt auch Beispiele, wo die betreffende Energieform auftritt.