Ein Kran oder ein Hubschrauber (Bild 1) hebt einen
Behälter in eine bestimmte Höhe. Dabei wird Hubarbeit
verrichtet. Die potenzielle Energie des Behälters vergrößert
sich.
Beim Anfahren und Beschleunigen eines PKW wird an ihm Arbeit verrichtet,
die man als Beschleunigungsarbeit
bezeichnet. Die an dem PKW verrichtete Beschleunigungsarbeit führt
zu einer Vergrößerung seiner kinetischen Energie.
In einem Fitness-Center (Bild 2) kann man mit speziellen
Geräten die Armmuskulatur kräftigen. Dabei werden Federn gedehnt
oder Massestücke angehoben. Bei Federn wird Federspannarbeit
verrichtet, bei Massestücken Hubarbeit. Dabei ändert sich deren
Energie. Allgemein gilt:
Die von einem Körper oder an einem Körper
verrichtete Arbeit ist gleich der Änderung seiner Energie.
Für die oben genannten speziellen Fälle lassen sich die Zusammenhänge auch folgendermaßen formulieren:
| Art der Arbeit | Änderung der Energie | mathematischer Zusammenhang |
| Hubarbeit |
führt zur Änderung der potenziellen Energie |
 |
| Beschleunigungs-arbeit |
führt zur Änderung der kinetischen Energie |
 |
|
Federspannarbeit
|
führt zur Veränderung der potenziellen Energie |
 |
Dabei wird vorausgesetzt, dass keine Energie in andere
Energieformen umgewandelt wird. Bei allen Geräten, Fahrzeugen, Maschinen
und Anlagen tritt jedoch Reibung auf. Reibungskräfte wirken stets so, dass sie die Bewegung hemmen.
Dabei wird Reibungsarbeit verrichtet. Es entsteht thermische Energie, die in Form von Wärme
an die Umgebung abgegeben wird. Berücksichtigt man das, so kann man
allgemeiner formulieren:
Die an einem Körper oder von einem Körper
verrichtete Arbeit ist gleich der dem Körper oder der Umgebung zugeführten
Energie.
Wie groß der Anteil der Energie ist, die der Umgebung in Form von
Wärme zugeführt wird, hängt vom jeweiligen Sachverhalt
ab.
Weitere Gemeinsamkeiten und Unterschiede
Arbeit und Energie haben die gleichen Einheiten. Sie werden in Newtonmeter (Kurzzeichen: Nm) oder in Joule (Kurzzeichen: J) gemessen. Es gilt:
1 J = 1 Nm
Manchmal nutzt man auch zur Unterscheidung der beiden Größen die Einheit Joule nur für die Energie und die Einheit Nm nur für die Arbeit.
Der wichtigste Unterschied zwischen den beiden Größen
besteht in ihrem Charakter. Die Arbeit kennzeichnet immer einen Vorgang
oder Prozess. Sie ist eine Prozessgröße.
Die Energie dagegen charakterisiert den Zustand eines Körpers oder
eines Raumbereiches. Sie ist eine Zustandsgröße
und darüber hinaus eine Erhaltungsgröße,
da sich ihr Betrag in einem abgeschlossenen System nicht ändert.