Energieformen und Energieerhaltung

Energie ist die Größe, die angibt, wie viel Arbeit ein System verrichten kann. Sie tritt in ganz verschiedenen Formen auf: als Lageenergie eines angehobenen Körpers, als Bewegungsenergie eines fahrenden Autos, als Spannenergie einer gedehnten Feder, als innere Energie eines warmen Körpers, als elektrische Energie in einer Leitung oder als chemische Energie in einem Brennstoff. Gemessen wird sie immer in Joule (J), egal in welcher Form sie vorliegt.

Der wichtigste Satz dazu: In einem abgeschlossenen System bleibt die Gesamtenergie konstant. Sie kann nur von einer Form in eine andere umgewandelt oder auf einen anderen Körper übertragen werden – niemals entstehen oder verschwinden. Wenn du also sagst, der Akku sei leer, ist die Energie nicht weg. Sie wurde in Bewegung, Licht und vor allem Wärme umgewandelt und hat sich dabei in der Umgebung verteilt.

Deshalb spricht man in der Physik nicht von Energieverbrauch, sondern von Energieentwertung. Bei jeder Umwandlung entsteht Wärme, die sich so breit in der Umgebung verteilt, dass du sie praktisch nicht mehr nutzen kannst. Die Energiemenge ist dieselbe, aber sie ist nicht mehr gebündelt. Genau das begrenzt den Wirkungsgrad jeder Maschine.

Ein typischer Fehler: Masse und Gewichtskraft werden verwechselt. Die Masse m misst du in Kilogramm, sie bleibt auf dem Mond dieselbe. Die Gewichtskraft F = m · g misst du in Newton, sie hängt vom Ortsfaktor ab. In der Formel für die Lageenergie steht deshalb m · g · h und nicht m · h – das g darf nicht fehlen, sonst kommt keine Energie heraus.