EnergieEine der wichtigsten Größen der Physik ist die Energie. Die Energie eines abgeschlossenen Systems ist immer erhalten, sie kann aber von einer Energieform in eine andere umgewandelt werden. Anstatt eine Definition von Energie zu geben möchte ich hier einfach ein paar Energieformen vorstellen. So bekommt man einen guten Eindruck davon, was Energie ist. Bewegungsenergie oder kinetische EnergieDie klassische Form von Energie ist die kinetische Energie. Das Wort "kinetisch" kommt aus dem Griechischen und bedeutet "bewegt". Die kinetische Energie ist ein Maß dafür, vieviel Arbeit man an einem Gegenstand verrichten musste um ihn auf die Geschwindigkeit zu bringen, die er gerade hat. Die gleiche Arbeit kostet es auch, den selben Gegenstand soweit abzubremsen, dass er zur Ruhe kommt. Die Geschwindigkeit eines Gegenstands kann nur geändert werden, indem man dem Gegenstand Energie zuführt oder wegnimmt. Hat ein Gegenstand die doppelte Geschwindigkeit, so trägt er die vierfache kinetische Energie. Außer von der Geschwindigkeit hängt die kinetische Energie eines Gegenstands auch von seiner Masse ab. Je schwerer ein Gegenstand ist, desto mehr Arbeit kostet es, ihn auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu bringen. Ein Gegenstand mit der doppelten Masse hat bei gleicher Geschwindigkeit doppelt soviel kinetische Energie. potenzielle EnergieWirkt auf einen Gegenstand eine Kraft, so wird er (wenn er nicht festgehalten wird) durch diese Kraft beschleunigt und bekommt damit kinetische Energie. Die kinetische Energie, die ein Gegenstand durch die Beschleunigung in einem gegebenen Kraftfeld bekommen würde, nennt man potenzielle Energie. Eine Lampe, die an der Wohnzimmerdecke hängt hat also eine potenzielle Energie, die der kinetischen Energie entspricht, mit der sie auf dem Boden aufschlägt, wenn man das Kabel durchschneidet. Wo man den Nullpunkt der potenziellen Energie setzt ist ein bisschen willkürlich. Bei einer Wohnzimmerlampe im achten Stock eines Hochhauses kann man den Zimmerboden als Nullpunkt nehmen. Wirft man die Lampe dann aber aus dem Fenster, so kann sie noch viel mehr Energie aufnehmen, bis sie den Erdboden erreicht. Ihre potenzielle Energie nimmt damit noch weiter ab. Setzt man also den Bezugspunkt für die potenzielle Energie zu hoch, so muss man damit leben, dass Gegenstände unterhalb dieses Punktes negative kinetische Energien haben. Nicht nur die Schwerkraft ist für potenzielle Energie verantwortlich. Auch andere Kräfte wie die elektrische Kraft und die Kernkräfte können Gegenstände oder Elementarteilchen in Bewegung versetzen und ihnen damit kinetische Energie geben. WärmeAuch Wärme ist eine Form von Energie. Und zwar handelt es sich bei der Wärme eines Gases (z.B. Luft) um die kinetische Energie der Gasteilchen. Je wärmer also die Luft ist, desto schneller sind die Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle in ihr. In fester Materie gibt die Wärme die Stärke der Zitterbewegungen der enthaltenen Atome an. Wärme und Temperatur sind übrigens nicht das gleiche. Die Wärme ist die Energie, die man einer Stoffmenge zufügen muss, um ihn auf eine bestimmte Temperatur zu bringen. Haben die Teilchen eines Materials keine kinetische Energie, so ist seine Temperatur minimal. Es gibt also einen Absoluten Nullpunkt der Temperatur. Er liegt bei minus 273,15 Grad Celsius. Bevor man wusste, dass auch Wärme eine Energieform ist, definierte man eine eigene Einheit für die Wärme. Deshalb gibt es zwei Energieeinheiten: die Kalorie für Wärme und das Joule für andere Energieformen. Offiziell ist die Einheit "Kalorie" jedoch nicht mehr erlaubt. elektrische EnergieDie elektrische Energie ist eigentlich eine potenzielle Energie, die durch elektrische Kräfte verursacht wird. Die elektrische Energie, die wir ins Haus geliefert bekommen, wird in der Regel in Kilowattstunden abgerechnet. chemische EnergieAls chemische Energie bezeichnet man die Energie, die bei einer chemischen Reaktion frei wird oder hineingesteckt werden muss. freie EnergieFreie Energie ist der Anteil der Wärme eines Gases, der mit einer Maschine in kinetische Energie umgewandelt werden kann. MasseNach Einsteins Relativitätstheorie ist auch die Masse eine Energieform. In dieser Theorie ist es sogar üblich, die kinetische Energie zur Masse dazuzurechnen man erhält dann die sogenannte bewegte Masse. Die Masse eines unbewegten Teilchens wird dann Ruhemasse genannt. |
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Letzte Änderung: 15.05.2002 |