Energie

Inhaltsverzeichnis

1 Energieformen 2 Umwandlung der Energieformen und Energienutzung 3 Energieträger 3.1 Erschöpfliche Energieträger 3.1.1 fossile Energieträger 3.1.2 Kernbrennstoffe 3.2 Regenerative Energieträger 4 Energie und Masse 5 Formeln 6 Einheit 7 Größenordnungen 8 Abgrenzung des Energie-Begriffs 9 Siehe auch 10 Weblinks

Energieformen

Energie kann in verschiedenen Formen auftreten. Einteilungsformen sind

• Kinetische Energie : Energie die sich in einem sich Objekt (gegenüber einer anders bewegten Umgebung) befindet.
• potentielle Energie : Energie eines Objektes welches sich in Potential befindet zum Beispiel dem Gravitationsfeld der (Gravitationsenergie)
• elastische Energie ( Elastizität )
• Elektrische Energie die Energie die in einem elektrischen zum Beispiel eines Kondensators gespeichert ist.
• Chemische Energie : Eigentlich potentielle Energie auf atomarer Ebene. chemischen Reaktionen wird diese Energie in andere gewandelt.
• Kernenergie : Potentielle Energie auf subatomarer Ebene.
• thermische Energie (Umgangssprachlich manchmal Wärmeenergie ): Der Bewegung von Teilchen (Molekülen und in allen Stoffen über die Temperatur zugeordnete Energie.
• Strahlungsenergie (→ Strahlung ).

Energie ist eine charakterisierende Größe für Zustand eines Sytems eine so genannte Zustandsgröße . Mit Zustand kann die Temperatur Verformung der Bewegungszustand etc. gemeint sein.

Umwandlung der Energieformen und Energienutzung

Energie kann in physikalischen Vorgängen weder noch vernichtet sondern nur in verschiedene Energiearten werden. In einem geschlossenen System gilt der Energieerhaltungssatz der einer der am genauesten experimentell Sätze der Physik ist.

Durch eine am System verrichtete Arbeit die Energie des Systems erhöht verrichtet das selbst Arbeit so wird seine Energie geringer. Arbeit verursacht hier also eine Zustandsänderung in einer Temperatur- Form- Lage- Beschleunigungsänderung etc.

Der Begriff Energienutzung bezieht sich auf die Umwandlung von Energieform in eine andere Energieform (→ Arbeit ). Eine Energieerzeugung ist aufgrund des Energieerhaltungssatzes nicht möglich. ist aber auch nicht möglich die Energieformen ineinander umzuwandeln. Insbesondere ist es unmöglich dass System seine Wärmeenergie komplett als Arbeit abgibt.

Beispiele für die Energieumwandlung sind die von Licht und Wärme aus elektrischer Energie über einen elektrischen Widerstand und die Umwandlung der elektrischen Energie Hilfe des Elektromagnetismus über magnetische Felder in einem Elektromotor in kinetische Energie .

Chemische Energie eines Brennstoffs wird bei der Verbrennung in Wärmeenergie verwandelt oder in Verbrennungsmotoren (als Kraftstoff ) in kinetische Energie umgewandelt. Abhängig vom Wirkungsgrad der Motoren wird ein relativ großer Anteil der verbrauchten Energie direkt in Wärmeenergie umgewandelt.

Kinetische Energie wird bei der Bewegung entgegen dem Schwerefeld der Erde also bergauf in potentielle Energie oder über Reibung in Wärmeenergie oder akustische Energie umgewandelt.

In Kraftwerken wird elektrische Energie erzeugt. Entweder wird vorhandene potentielle Energie ( Speicherkraftwerk ) oder kinetische Energie ( Laufkraftwerk Windkraftwerk ) über Generatoren in elektrische Energie umgewandelt oder es wird der Umweg eine Wärmekraftmaschine gewählt um aus Wärme Energie zu Beispiele dafür sind Wärmekraftwerke die mit Kohle Öl Gas Biomasse Kernkraft oder auch Müll betrieben werden.

Strahlungsenergie auch in Form von akustischer Energie beim Auftreffen auf eine absorbierende Fläche meistens Wärmeenergie verwandelt.

Energieträger

Erschöpfliche Energieträger

fossile Energieträger

• Kohle (Steinkohle Braunkohle)
• Torf
• Erdöl
• Ölsande/ Ölschiefer
• Erdgas
• Gashydrat (noch ungenutzt auf dem Meeresboden)

Siehe auch: Fossile Energie Fossilien

Kernbrennstoffe

• Uran
• Plutonium
• Thorium

Regenerative Energieträger

• Bioenergie / Biomasse = chemische Energie
• Geothermie = thermische Energie
• Gezeitenkraft meist potentielle Energie
• Solarenergie auch Strahlungsenergie
• Wasserkraft meist primär potentielle Energie
• Wellenenergie = potentielle Energie
• Windenergie = kinetische Energie

Alle Stoffe haben chemische Energie welche chemischen Reaktionen gewandelt wird.

Energie und Masse

Seit Albert Einstein weiß man dass Masse und Energie nach der berühmten Formel

<math>

ineinander umgewandelt werden können bzw. dass Masse und Energie einander äquivalent sind . Außer bei der Kernspaltung bei der Kernfusion und bei verschiedenen Experimenten der Elementarteilchenphysik ist jedoch die mit Energieänderungen des einhergehende Massendifferenz weit unterhalb der Messgenauigkeit.

Formeln

• Potentielle Energie <math>E = F\cdot h</math> Energie ist Gewichtskraft (bzw. Gewicht ) mal Höhe
• Elektrische Energie <math>E = U \cdot I \cdot ist gleich Spannung mal Stromstärke mal Zeit
• innere Energie <math>E = m \cdot c^2</math> ist Masse mal Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat
• Nach dem Welle-Teilchen-Dualismus ist Strahlungsenergie <math>E = h \cdot </math> gleich Plancksches Wirkungsquantum * Wellenlänge
• Kinetische Energie <math>E = m \cdot v^2 / </math> wächst mit dem Quadrat der Geschwindigkeit ist proportional zur Masse
• Arbeit (= Energie) <math>W = E P \cdot t </math> ist Leistung mal Zeit

Einheit

Die SI -Einheit der Energie ist das Joule .

1 J = 1 Nm = Ws = 0 2388 cal = 0 102 kpm = 0 ^-6 kWh

Größenordnungen

Die folgende Aufstellung soll helfen ein für die Größenordnungen von Energie zu erhalten.

1 J = 1 Ws = Nm

potentielle Energie die beim Anheben einer (ca. 100 g) um 1 Meter in gespeichert wird.

2 5·10 ⁶ J = 2500 kJ

ungefährer täglicher körperlicher Energiebedarf eines Menschen.

3 6·10 ⁶ J = 3600 kJ = 3600 = 1 kWh

Abrechungseinheit für Strom Gas usw.

1 eV = 1 602 176 · 10 ^-19 J

Elektronvolt werden in der Elementarteilchenphysik verwendet.

Abgrenzung des Energie-Begriffs

Der hier formulierte physikalische Energiebegriff ist eine klar definierte physikalische Größe die es erlaubt zuverlässige Aussagen über Verhalten physikalischer Systeme zu machen. Daneben werden (z.B. auch im Umfeld von Psychologie Esoterik usw.) Energiebegriffe verwendet die mit dem beschriebenen nichts gemein haben. Dort hat der auch die Bedeutung von Vitalität Fähigkeit etwas zu bewirken Menge gemeinsamer Gedanken und Ähnliches. Missverständnisse sind vorprogrammiert wenn Energie-Begriffe vermischt werden.

Siehe auch

Energiemix

Weblinks

• Umrechnung und Umwandlung von Energie-Maßen und Einheiten

Bücher zum Thema Energie

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