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Energie - Was ist das eigentlich?

  • Energie - Es ist der Begiff, der unser Zeitalter maßgeblich prägt. Alle reden von "Energie". Hier und dort hört man von "grüner Energie", "Kernenergie" oder auch "regenerativer Energie".

    Doch was ist Energie und warum ist sie so wichtig? Welche Unterschiede und Begriffe sollte jeder verstehen, der an einer Diskussion über Energie ernsthaft teilnehmen möchte? Hier kommt ein Aufklärungsversuch!

    Unter Energie versteht man physikalisch gesehen die Fähigkeit mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzustrahlen oder Licht auszusenden. Energie kann mit der Einheit Joule [J] oder Newtonmeter [Nm] angeben werden. Die Einheit Nm ist zeitgleich auch die Einheit eines Drehmoments.

     

     

    Wesentliche Energiearten, die man kennen sollte, sind:

    Wärme, kinetische Energie (Bewegungsenergie), chemische Energie, elektrische Energie und potentielle Energie.

    Was ist Kernenergie und wie funktioniert das?

    Unter dem Begriff Kernenergie versteht man die Energie, welche beim Spalten  von Atomkernen freigesetzt wird (Kernspaltung). Es werden Elemente wie Uran oder Plutonium gespalten. Der Spaltvorgang ist prinzipiell ganz einfach: Man muss beispielsweise ein Uran 235 Atom mit einem Neutron beschießen und die Kettenreaktion anschließend mit einem "Moderator" unter Kontrolle halten. Dort wird die teilweise die Bewegungsenergie der gespaltenen Kerne in Wärmeenergie umgewandelt.

    Viele Menschen berücksichtigen aber nicht die zweite Bedeutung von Kernenergie. Denn Kernenergie kann auch Kernfusion bedeuten. Das heißt, dass die Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium unter hohen Temperaturen und Drücken miteinander zu Helium fusionieren. Diese "Verschmelzung" setzt eine ungeheure Energiemenge frei. Das ist auch der Vorgang, welcher im Inneren der Sonne stattfindet und somit den Sonnenstrahlen ihre Energie verleiht. Diese Art von Kernenergie erzeugt keine radioaktiven Spaltprodukte.

    Was ist Wärme? Eine heiße Angelegenheit!

    Viele Menschen verwechseln Wärme mit Temperatur. Der wesentliche Unterschied ist, dass Temperatur theoretisch die Bewegungsenergie eines Atoms beschreibt, während Wärme eine Form von Energie ist. Mit der Temperatur wird die "Schwingung" eines Atoms ausgedrückt. Je höher die Temperatur eines Stoffes ist, desto stärker schwingen die einzelnen Atome also. Um den Zusammenhang zu erläutern: Wenn zwei Gegenstände mit unterschiedlicher Temperatur sich berühren, fließt solange Wärme vom Gegenstand mit der höheren Temperatur zum Anderen, bis sich die Temperaturen im Gleichgewicht befinden.

    Beispiel: Mit Wärme lässt sich beispielsweise die Temperatur von Wasser erhöhen, um mit Wasserdampf eine Turbine anzutreiben.

    Bewegungsenergie? Eine schnelle Sache!

    Der Begriff Bewegungsenergie ist nahezu selbsterklärend. Sobald sich eine Masse, bzw. ein Objekt in Bewegung befindet, also eine Geschwindigkeit hat, verfügt sie / es über Bewegungsenergie.

    Beispiel: Der Wind vefügt also über Bewegungsenergie, welche zum Beispiel von Windrädern genutzt werden kann. Ebenso ein fahrendes Auto oder ein laufender Mensch.

    Elektrische Energie? Das leuchtet ein!

    Elektrische Energie kann Arbeit über Elektrizität verrichten. Das bedeutet, dass Elektrische Energie über "elektrischen Strom", "elektrische Felder" oder "elektrische Ladungen" Arbeit verrichten kann.

    Beispiel: Elektrizität bringt also Glühbirnen zum leuchten und Elektromotoren zum Laufen.

    Potentielle Energie? Das ist zu hoch für mich!

    Mit der potentiellen Energie, auch "Energie der Lage" genannt, wird die Energie bezeichnet, über die eine Masse aufgrund ihrer Lage hat. Um ein Beispiel zu nennen: Wenn du eine Flasche Wasser auf dem Boden stellst, hat sie in diesem Fall keine potentielle Energie. Hebst du sie aber an und stellst sie auf deinen Tisch, dann hat sie potentielle Energie. Die Energie wird z.b freigesetzt, wenn die Flasche hinunterfällt.

    Beispiel: Selbiges Prinzip wird auch zum "Energiespeichern" in Stauseen angewandt. Das bedeutet, dass Wasser in eine höhere Lage gepumpt wird und ihr somit potentielle Energie "zugefügt" wird. Diese Energie kann beim Hinunterfließen des Wassers wieder genutzt werden.

    Und was ist nun bitte chemische Energie?

    Unter chemischer Energie versteht man oftmals die Energie, oder die Wärme, welche beim verbrennen von chemischen Stoffen freigesetzt wird. Ganz alltägliche Beispiele sind das Verbrennen von Erdöl, Kohle und Erdgas.

    Beispiel: Wenn man also Gas (z.B. Butan) von seinem Campingkocher verbrennt, um seine Suppe zu kochen, dann wird quasi chemische Energie freigesetzt.

    Welche Begriffe sollte ich aus der technischen Nutzung von Energie kennen?

    Folgende "Energiearten" werden der Kategorie der "Regenerativen Energien" untergeordnet:

    Solarenergie: Das ist die Energie der Sonnenstrahlen. Sie kann z.B. mithilfe von Photovoltaikanlagen (Solarplatten) oder Parabolspiegeln genutzt werden.

    Windenergie: Die Bewegungsenergie des Windes. Sie wird heutzutage von Windrädern genutzt, welche mit einem Generator Strom erzeugen.

    Wasserkraft: Meist die Bewegungsenergie des Wassers. Sie wird oftmals zum Antreiben einer Turbine benutzt, welche mit einem Generator Strom erzeugt.

    Erdwärme: Die Wärme im Erdinneren. Sie kann verwendet werden um Wasser zu erhitzen.

    Kohlekraft und Gaskraft: Die Verbrennung von Kohle / Gas. Dieser Vorgang nutzt chemische Energie um Wärme freizusetzen.

     

     

    Wissenswertes zum Thema Energie!

    Nach gültigen physikalischen Gesetzen kann Energie nicht erzeugt werden. Es ist nur möglich eine Energieart in eine andere umzuwandeln.

    Energie aus Batterien (nicht wiederaufladbar) kostet in etwa 10.000 Mal so viel wie Energie aus der Steckdose.

    Steaks liefern die 4-fache Energiemenge wie TNT. Butter hat die 1,4-fache, Schokokekse sogar die 8-fache Energiemenge von TNT.

    Benzin ist ein weitverbreiter Energieträger. Bezogen auf den Energiegehalt eines Kilogramms schlagen beispielsweise folgende Stoffe Benzin: Kernspaltung (Uran und Plutonium) ist 2 Millionen Mal so gut. Kernfusion (Wasserstoff) ist 6 Millionen Mal so gut.

     

    Quellen: Eigene Unterrichtsunterlagen

                    Richard A. Muller - Physik für alle, die mitreden wollen. 2009

                    www.fantom-xp.com am 14.05.2011

Kommentare

14 Kommentare
  • Stoffie
    Stoffie wow echt super bericht! jetzt weiß ich bescheid danke!
    22. Mai 2011
  • Estherr
    Estherr Ja,
    der Artikel ist echt gut gelungen, sehr verständlich erklärt. Jetzt weiss man, worums geht.
    "Schokokekse sogar die 8-fache Energiemenge von TNT." ;)
    28. Mai 2011
  • Schimon
    Schimon Danke für den Bericht erstmal!
    Das Buch von Muller, was du als Quelle angibst, ist echt hilfreich was Allgemeinphysik angeht. Enerigie, Klimaprobleme, Radioaktivität, Treibhauseffekt etc. wird alles erklärt und teilweise mit Formeln verdeut...  mehr
    12. Juni 2011
  • HatTrick
    HatTrick Danke für das Feedback! Die Sache mit den Schokokeksen finde ich auch ziemlich interessant^^ Ja das Buch von Prof. Muller hat mir auch sehr gut gefallen. Besonders sein Schreibstil sorgt für konstantes Interesse während des Lesens :)
    21. Juli 2011