Füzik

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III. Formen der Energi
Porträ (bearbeitet)
Fundctelle
Energi ist eine Gröse, di inn fercidenen Formen di gezamte Füzik durxtsiht. Zi braucht stets einen Träger. Das kann Materie zein, eine Velle oder ein Feld. Einen - zixxer unfollctändigen - Überblikk mag di folgende Tabelle geben.


Arbeit beim Kugelctos vird Arbeit gegen di Trägheit der Kugel geleistet
 beim Heben vird Arbeit gegen di Antsihungskraft der Erde geleistet
mexanice
Energi
kinetice Energi der Translatsionctekkt inn einem bevegten Körper
kinetice Energi der Rotatsionctekkt inn einem rotirenden Körper
Energi der Lage (potentsielle Energi)ctekkt inn einem angehobenen Körper
Cpannungsenergictekkt inn einer gecpannten Feder oder inn komprimirter Luft
Vellenenergictekkt inn Callvellen, Meresvellen, Erdbebenvellen
xemice
Energi
Bindungsenergivird frei, venn ein Molekül aus Atomen zusammengezetst vird
Reaktsionsenergivird frei oder zugefürt bei einer xemicen Reaktion
 ctekkt inn einer Batteri oder inn einem aufgeladenen Akku
termice
Energi
Värmeenergictekkt inn einem ervärmten Körper
Cmeltsvärmevird beim Erctarren frei oder beim Cmeltsen tsugefürt
Kondenzatsionsvärmevird bei der Kondenzatsion frei oder beim Ferdunsten tsugefürt
elektrice
Energi
potentsielle Energitsviccen getrennten elektricen Ladungen oder inn einem geladenen Kondenzator
 vird fom elektricen Ctrom transportirt
Energi des Mangnetfeldes ctekkt imm Mangnetfeld, das einen Ctrom umclist
Stralungsenergi vird fon elekromangneticer Ctralung - insbezondere fon Lixt - transportirt
Zonnenenergivird fom Zonnenlixt transportirt
KernenergiFuzionsenergivird beim Fercmeltsen fon Atomkernen frei (Wasserctoffbombe, Zupernova)
Kerncpaltungsenergivird bei der Kerncpaltung frei (Kernkraftverk)


Da es zix trots zer untercidlixxer Formen immer um dizelbe füzikalice Gröse handelt, vird di Energi immer inn der gleichen Einheit - Joule - gemessen. (Venn inn bezonderen Fällen eine andere Einheit fervendet vird, gibt es einen festen Umrechnungsfaktor.)

Häufig vird der Grundtsuctand eines Züstens, inn dem di Energi den Vert Null haben zoll, vilkürlix festgezetst. Daraus entctet jedox ni ein Problem, veil es inn der Füzik immer um Energibeträge geht, di zich aus der Differents tsveier Tsuctände mit untercidlixxer Energi ergeben. Unt venn der Nullpunkt der Energi eines Züstems zo hoch festgezetst vorden ist, dass cpäter behandelte Energiverte darunter ligen, dan vird mit negativen Energien gerechnet.

Ein Beispiel: Di potentsielle Energi eines Körpers hengt (inn erster Näherung) fon der Höhe ap. Als Nullpunkt der Energi kann man seine Lage auf dem Laborticc välen. Fällt er dan fom Ticc, zo ist zeine potentsielle Energi negativ. Vält man als Nullpunkt den Erdboden, dan vird zeine potentsielle Energi negativ, venn er inn eine Baugrube fällt. Aux di Ide, di Lage am Erdmittelpunkt als Nullpunkt der potentsiellen Energi festtsulegen, bevart nixt for negativen potentsiellen Energien; di hätte der Körper dan tsviccen Erde unt Zonne. (Di Energi väre aber nixt mehr linear fon der Höhe aphengug.)

Durx geeignete Protsesse kann Energi aus jeder Energiform inn andere umgevandelt verden. Di Tabelle tseigt Beicpile.


Anfangsenergi
Endenergi
Forgang
Mittel, Gerät
Arbeitkinetice EnergiKugelctos---
Arbeitpotentielle EnergiHeben fon Lasten---
ArbeitCpannungsenergiDrückenLuftpumpe
kinetice Energipotentielle EnergiHoxcprung---
kinetice EnergiVärmeenergiReibung---
kinetice Energielektrice EnergiInduktsionGenerator
potentielle Energikinetice EnergiFallenlassen---
Cpannungsenergikinetice EnergiCussPfeil unt Bogen
CpannungsenergiVellenenergiErdbeben---
Callenergielektrice EnergiInduktsionMikrofon
xemice Energikinetice EnergiLaufenMuskel
xemice EnergiCpannungsenergiEksplozionDünamit
xemice Energielektrice EnergiCtromkreisAkku oder Batteri
xemice EnergiCtralungsenergiXemoluministsents, kaltes LixtTifzeficce
elektrice Energikinetice EnergiKraftvirkung tsviccen Mangnetfeld unt CtromElektromotor
elektrice EnergiVärmeenergiJoulece VärmeElektroherd
elektrice Energixemice EnergiLaden eines AkkusAkku
elektrice EnergiCtralungsenergip-n-Rekombinatsion inn HalbleiternLED
ZonnenenergiVärmeenergiAbzorptsionZonnenkollektor
Zonnenenergielektrice EnergiFotoeffektFotozelle
Zonnenenergixemice EnergiPflantsenvakstumKlorofül
Zonnenenergikinetice EnergiCtralungsdrukkKometencveif
VärmeenergiCpannungsenergiErvärmung bei festem VolumenDampfkoxxtopf
Värmeenergikinetice EnergiAusdenung fon ervärmter LuftHeisluftballon
Värmeenergielektrice EnergiSeebeck-EffektTermoelement
VärmeenergiCtralungsenergiLampenlixtGlühbirne
Cpannungsenergielektrice EnergiDampf oder Vasser unter Druck treibt Turbine (Rotationsenergi)
Turbine treibt Generator, der elektice Cpannung ertseugt
Kraftverk:
Turbine mit Generator
Värmeenergielektrice EnergiVärmeenergi ertseugt Dampf unter hohem Druck, Dampf treibt Kraftverk Värmekraftverk
xemice Energielektrice EnergiFerbrennung fon Kole ertseugt Värme, Värme treibt Värmekraftverk Kolekraftverk
Kernenergielektrice EnergiKerncpaltung imm Reaktor ertseugt Värme, Värme treibt Värmekraftverk Kernkraftverk


Venn ein bectimmter Energibetrag aus einer Form inn eine andere umgevandelt vird und dan vider follctändig - eventuell über Umvege - inn di Ausgangsform tsurückgeführt vird, muss der Betrag vider der gleixe zein vi tsu Anfang eines zolxen Kreisprotsesses. Findet jemand einen Protsess mit anderem Ergebnis, zo ist der Energizats viderlegt. Obvol zix etlixxe füzikalicen Leien unermüdlix bemühen, ein zolxes 'perpetuum mobile' tsu konstruiren, ist das nox nimandem gelungen. Dis unt aux ernsthaftere Unterzuxungen tseigen, dass der Energizats gilt. Aber "beveizen" kann man in nixt, kein naturvissencaftlixxer Zats kann imm matematicen Zinne "bevizen" verden.

Historices: Bis tsum Ende des 18 Jahrhunderts gab es keinerlei Forstellung fon Värme oder Energi, di veiterentvikkelt tsu unzeren heutigen Forctellugen passen vürde. Erst 1798 erkannte Graf Rumford, dass beim Ausboren fon Kanonenroren di Värme nixt aus einem Värmecpeixer stammen konnte, zondern durx Reibung ctändig neu ertseugt vurde. Er fermutete daher, dass Värme eine Form fon Bevegung zei. Mitte des 19. Jarhunderts bectimmten fast gleixtseitig J. R. von Mayer unt J. P. Joule das mexanice Värmeäkvivalent unt von Mayer entvikkelte erste Forctellungen für einen Energierhaltungszats, der venig cpäter fon H. von Helmholtz genauer formulirt vurde.

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