Unterschiedliche Formen von Energie

In wissenschaftlichen Texten werden manchmal andere Begriffe verwendet, um die genannten Energieformen zu beschreiben. Es ist wichtig, diese Begriffe zu kennen, um sie in Texten richtig zuordnen zu können.

Im Zusammenhang mit Lage- und Spannenergie wird in Fachtexten oft der Begriff „Potenzielle Energie“ verwendet. Dieser Begriff leitet sich vom lateinischen Wort „potentialis“ ab, was „möglich“ oder „kraftvoll“ bedeutet. Zum Beispiel wird die gespannte Lage eines Bogens als potenzielle Energie beschrieben.

Für Bewegungsenergie wird oft der Begriff „kinetische Energie“ verwendet. Das Wort „kinetisch“ stammt vom altgriechischen Wort „κίνησις kínēsis“ ab, was im Deutschen mit Bewegung übersetzt wird. Die kinetische Energie ist die Energie, die mit der Bewegung eines Körpers verbunden ist.

Energie und ihre Formen

Energieerhaltungssatz:

In Energieumwandlungen bleibt die Gesamtenergiemenge unverändert.

Energie kann weder verloren gehen noch erschaffen werden. Sie kann lediglich in andere Formen umgewandelt und zwischen verschiedenen Körpern übertragen werden.

Hier sind einige Beispiele:

• Wenn ein gespannter Bogen losgelassen wird, wird seine Lageenergie vollständig in die Bewegungsenergie des Pfeils umgewandelt.
• Beim Bremsen eines Fahrzeugs wird ein großer Teil seiner Bewegungsenergie in thermische Energie in der Bremsanlage umgewandelt.
• Wenn ein Bleistift vom Tisch fällt, wird seine Lageenergie nahezu komplett in Bewegungsenergie umgewandelt.

Untersuche die Animation genauer. Vielleicht ist sie dir schon im Modul über Reibung begegnet. Hier betrachten wir jedoch einen anderen Aspekt genauer.

Vorgehensweise:

• Wähle zunächst „Einführung“.
• Starte die Animation. Platziere dazu den Skater auf die Bahn. 
• Aktiviere die Grafik oben links, die dir die jeweilige Energieform anzeigt.

Zuerst erfolgt die Überführung der Energie immer von der Lageenergie in die Bewegungsenergie. 

• Erhöhe mit dem Regler die Reibung und sieh genau hin, was passiert. 

Unabhängig davon, ob wir einen Skater in der Halfpipe, die Bewegung eines Hüpfballs, ein ferngesteuertes Auto oder eine Lampe im Stromkreis betrachten, gibt es eine gemeinsame Eigenschaft: Alle Energieumwandlungen führen letztendlich zu einer Energieentwertung, bei der die Energie weniger leicht nutzbar wird. Diese Energieentwertung führt oft zur Umwandlung von Energie in thermische Energie. Ein Beispiel dafür ist die Batterie, die sich beim Betrieb eines ferngesteuerten Autos erwärmt, oder der Hüpfball und der Boden, die ebenfalls ihre Temperatur erhöhen, wenn der Ball aufprallt. Diese thermische Energie steht nicht mehr für den ursprünglichen Prozess zur Verfügung, und es kann den Anschein haben, dass die Energie verloren gegangen ist.

Deshalb ist es von großer Bedeutung, alle Energieumwandlungen als Gesamtsystem zu betrachten und den Wirkungsgrad für diese Prozesse zu berechnen. Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel der eingesetzten Energie tatsächlich genutzt wird.

Der Wirkungsgrad spielt eine entscheidende Rolle bei der Planung von Maschinen und Kraftwerken. Du wirst im weiteren Verlauf noch mehr darüber erfahren.

Vielleicht bist du bereits auf den Begriff „Perpetuum mobile“ gestoßen. Dabei handelt es sich um eine Maschine, die angeblich ohne externe Energiezufuhr kontinuierlich in Bewegung bleibt. Nach heutigem wissenschaftlichen Verständnis ist es jedoch unmöglich, eine solche Maschine zu bauen, da bei jeder Energieumwandlung ein gewisser Teil der Energie verloren geht oder in eine weniger nutzbare Form übergeht.