Energieumsatz bei chemischen Reaktionen/Energie aus physikalischer Sicht für Chemiker
Energie (aus dem altgriechischen: ἐν en „innen“ und ἔργον ergon „Wirken“) ist eine der fundamentalen Größen in der Physik. Die SI-Einheit ist Joule. Energie ist eine Größe, die in einem abgeschlossenen System immer gleich bleibt.
In einem abgeschlossenen System bleibt die Energie immer konstant. Energieformen werden daher nur ineinander umgewandelt. Es geht keine Energie verloren oder wird erzeugt.
- Praktisch ist ein solches abgeschlossenes System nicht wirklich zu realisieren, denn meist geht Energie in Form von Wärme verloren!
Vereinfacht wird Energie oft definiert als die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten.
- Hubarbeit - Es erfodert Arbeit, einen Gegenstand um eine bestimmte Höhe anzuheben.
- Spannarbeit - es erfordert Arbeit eine zunächst ungespannte Feder um eine bestimmte Strecke verlängern.
- Beschleunigungsarbeit - es erfodert auch Arbeit einen Gegenstand, der in Ruhe ist (sich also nicht bewegt) auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu beschleunigen,
- Kompressionsarbeit - damit bezeichnet man die Arbeit, die an einem Gas verrichtet werden muss, um es zu verdichten (zusammenzudrücken).
Man kann auch anders sagen, muss braucht Energie, um die Arbeit zu verrichten. Das ist Energie, die ein Motor einer Seilwinde braucht, um etwas anzuheben, zum Beispiel Elektrische Energie. Um das Auto zu beschleunigen, braucht der Motor des Autos Energie, die ihm mit dem Benzin als Chemische Energie zugeführt wird. Und das ich Luft, die in einer Spritze eingeschlossen ist, zusammendrücken kann ist möglich, da ich meinem Körper Energie in Form von Nahrung zugeführt habe.
Ähnliches passiert zum Beispiel bei Wasserkraftwerken. Die Lageenergie des aufgestauten Wassers ermöglicht es, das Wasser durch Turbinen laufen zu lassen. Das sich bewegende Wasser hat Bewegungsenergie, die bewirkt, dass sich die Turbinen bewegen und dann damit Strom erzeugt werden kann.
Der Drei-Schluchten-Staudamm in China
Am Beispiel eines Skaters kann du sehen, wie verschiedene Energiearten ineinander umgewandelt werden können. Schalte dazu entweder das Kuchen- oder das Balkendiagramm an.
Aufträge:
- Welche Energiearten kommen hier vor?
- Nenne ein oder zwei Beispiele, wie hier Energieformen ineinander umgewandelt werden!
- In der zweiten Simulation (Reibung) scheint es so, dass Energie verloren geht. Wo geht die Lage bzw. Bewegungs-Energie hin?
In einem Video von 15 min. erklärt Prof. Lesch, was man sich unter Energie vorstellen kann.
alpha-Centauri - Was ist Energie?]
