Energie

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Die Energie (alte Version ?? en "innen" und ?? ergo " Wirkung ") ist eine grundlegende physische Grösse, die in allen Bereichen der physikalischen Grundlagen sowie in Technologie, chemischer, biologischer und ökonomischer Hinsicht eine wichtige Bedeutung hat. Die Energie ist die Menge, die aufgrund der zeitlichen Invarianz der Gesetze der Natur verbleibt, d.h. die gesamte Energie eines geschlossenen Kreislaufs kann weder erhöht noch verringert werden (Energiesparsatz).

In vielen Einführungstexten wird Energie in einer klaren, aber nicht allgemein gültigen Weise als Arbeitsfähigkeit definiert. Die Energie kann in unterschiedlichen Formen auftreten, zum Beispiel als potenzielle Energie, Bewegungsenergie, Chemie, elektrische Energie oder Wärme. Die Energie kann von einem auf ein anderes Netz und von einer in eine andere umgewandelt werden, aber das zweite Prinzip der Wärmelehre legt eine grundlegende Begrenzung der Wärmeenergie fest: diese kann nur in begrenztem Umfang zwischen den Netzen oder in andere Energien umgerechnet werden.

Mit Hamiltons Gleichungen der Bewegung und der Schrödinger-Gleichung entscheidet die Energie über die Zeitentwicklung der physikalischen Anlagen. Laut den Relativitätstheorien sind Restenergie und Massen durch die Gleichwertigkeit von Massen und Energie verbunden (E=mc2{\displaystyle E=mc^{2}}). Der Begriff Energie geht auf das altgriechische ????????, energia, zurück, das in der antiken Griechenland eine reine Philosophie im Sinn von gelebter Realität und Effektivität hatte[2] (siehe auch "Handeln und Potenz").

Diese neue Energiemenge sollte die Kraft sehr spezifischer Effekte anzeigen, die ein sich bewegender Organismus durch seine Bewegungen erzeugen kann und die nicht allein durch seinen Puls mv {\displaystyle mv} ("Masse mal Geschwindigkeit") bestimmt werden kann. Da Christiaan Huygens, Christopher Wren und John Wallis um 1668 den Einfluss der beiden Leichen untersuchten, war bekannt, dass der Antrieb sowohl im elastisch als auch im unelastisch wirkenden Zustand beibehalten wurde, d.h. er ist das rechte Mass für die hervorgerufenen Änderungen und damit für die unverwüstliche "Größe der Bewegung".

In anderen Prozessen aber bewirken unterschiedlich große Massen unterschiedliche Effekte, auch wenn sie den selben Antrieb haben. Hierzu gehören zum Beispiel die Körperhöhe in der Aufwärtsfahrt oder die Dicke des Loches, das er beim Auftreffen in eine sanfte Körpermasse trifft. Der Effekt steigt hier nicht wie bei einem Impulsbetrieb mit der Drehzahl, sondern mit dem Rechteck der Drehzahl.

Deshalb beschrieb er 1686 [3] die Grösse mv2{\displaystyle mv^{2}} als das eigentliche Mass für die Grösse der Bewegungen und gab ihr den Namen vis viva ("lebendige Kraft"). Durch " die Verwechselung mit Newtons Machtkonzept hat der Begriff der lebendigen Macht jedoch zu einer katastrophalen Ideenverwirrung und einer Vielzahl von Mißverständnissen geführt " (so Max Planck in seiner prämierten Schilderung der Entstehungsgeschichte des Energiesparprinzips von 1887.

Zur Vorhersage der Auswirkungen von Körperbewegungen definiert Jung Energie als die Möglichkeit des Organismus, eine bestimmte Distanz gegen eine Widerstandskraft zu durchlaufen. 8] Er stellte auch fest, dass die Arbeiten in Gestalt von Hebearbeiten an einem Organismus sich später in seiner Energie wiederfinden, kam aber noch nicht zum Konzept der Transformation der verschiedenen Formen von Energie und bewahrte auch die Formeln mv2{\displaystyle \textstyle mv^{2}} von Leibniz und war im Großen und Ganzen immer noch ein Befürworter der kartesischen Sicht der Kräfte[9].

In Verbindung mit der Dampflok entstand die Idee, dass in vielen Verfahren Heizenergie für die Bewegung von Energie oder für maschinelle Arbeiten aufkommt. Die Verbindung zwischen der mechanischen Energie und der Hitze wurde in Versuchen von Benjamin Thompson (Graf Rumford, München 1796, 1798) und Humphry Davy (1799) gezeigt, die berühmte.

Im Jahre 1841 publizierte der Mediziner Julius Robert Mayer seine Vorstellung, dass Energie weder erzeugt noch zerstört, sondern nur transformiert werden kann. Fallende Kraft, Bewegungen, Hitze, Licht, Strom und chemischer Unterschied der Ponderabilia sind ein und dasselbe Teil. Das ist heute als "Energieeinsparung" oder auch "erstes Prinzip der Thermodynamik" bekannt.

1854 verfeinerte der Diplomphysiker Rudolf Clausius die Ideen zur Energiewandlung. Dabei hat er gezeigt, dass nur ein Teil der Heizenergie in mechanisches Arbeiten umsetzbar ist. Bei einer konstanten Körpertemperatur können keine mechanischen Arbeiten durchgeführt werden. Dem zweiten Satz zufolge ist es nicht möglich, dass die Hitze unabhängig von einem kühleren auf einen wärmer werdenden Organismus durchdringt.

Erst wenn die kostenlose Energie sinkt, finden die chemischen Umsetzungen statt. Mit Hilfe der kostenlosen Energie kann vorhergesagt werden, ob eine Umwandlung überhaupt möglich ist oder wie sich das Reaktionsgleichgewicht bei einer Temperaturveränderung auswirkt. Nach den bereits von Wilhelm Wien (1900), Max Abraham (1902) und Hendrik Lorentz (1904) veröffentlichten Betrachtungen zur elektro-magnetischen Messe, hat Albert Einstein 1905 im Zuge seiner besonderen Relativitätstheorie die Feststellung veröffentlicht, dass Materie und Energie gleichwertig sind.

Die Dampfmaschine verwandelt Hitze in maschinelle Energie, während die Dampfmaschine maschinelle Energie in Strom umwandelt. Bei einem Brand wird aus chemischer Energie Hitze. Die Energie kann auf verschiedene Arten in einem Netz eingedämmt werden. Man nennt diese Möglichkeit Formen der Energie. Beispielhaft für Energiearten sind Bewegungsenergie, Chemie energie, Elektroenergie oder Potenzial.

Unterschiedliche Energien können in einander umgerechnet werden, wodurch die Summen der Energien über die unterschiedlichen Energien vor und nach der Energiewandlung immer gleich sind. Zum Beispiel wird die Umsetzung der kinetischen Energie durch die Aufrechterhaltung des Impulses und des Drehimpulses des Gesamtsystems begrenzt. Nur wenn ein Gyroskop zugleich Drehimpulse aussendet, kann es verzögert werden und damit Energie einbüßen.

Zahlreiche energetische Umsetzungen finden nicht von selbst statt, weil sie die Konservierung von Impulsen beeinträchtigen würden. Die Energieumwandlung durch Kernreaktion wird eingeschränkt. Nur mit der gleichen Energiemenge an der Substanz kann die in der Stoffmasse enthaltene Energie in eine andere Form von Energie umgewandelt werden.

Wärmeentzug ohne parallele Abläufe heißt Kühlung. Für die Umsetzung von Energie in eine andere Form von Energie muss jedoch ein anderer Teil des Netzes als Gegenleistung für die Kühlung aufheizt werden. Für die Umsetzung von Wärmeenergie in andere Energieträger ist daher immer eine Differenz erforderlich. Wärmemotoren werden eingesetzt, um Hitze in elektrische Energie zu umwandeln.

Das bedeutet, dass mit geringem technischen Einsatz fast ausschließlich Elektroenergie in viele andere Energieträger umgewandelt werden kann. Zum Beispiel setzen E-Motoren sie in Bewegungsenergie um. Bei den meisten Transformationen handelt es sich nicht um eine einzelne Form von Energie, sondern ein Teil der Energie wird in Hitze umgewandelt. Bei mechanischer Anwendung wird in der Regel Hitze durch Friktion generiert.

In der Elektrotechnik sind elektrischer Widerstände oder Wirbelströme oft die Ursachen für die Wärmeentwicklung. Sie wird in der Praxis nicht verwendet und wird als Verluste betrachtet. Die Beziehung zwischen erfolgreicher Energieumwandlung und Energieeinsatz nennt man Effizienz. In der Technik sind oft mehrere Energiewandlungen miteinander verbunden.

Bei Kohlekraftwerken wird die Energie der Steinkohle zunächst durch Verbrennen in Hitze umgewandelt und in Dampf umgewandelt. Die Turbine setzt die Dampfwärme in maschinelle Energie um und treibt dadurch Stromerzeuger an, die die maschinelle Energie in elektrischen Strom umsetzen. Bei Pendeluhren wird die kinetische Energie regelmässig in potentielle Energie umgewandelt und vice versa.

Die Energie eines solchen Systemes ist in der Klassik seine Arbeitsfähigkeit. Das Werk transformiert Energie zwischen unterschiedlichen Formen von Energie. Durch die besondere Art der Newton'schen Gesetzmäßigkeiten wird sichergestellt, dass sich die Gesamtheit aller Kräfte nicht verändert. Der Reibungskoeffizient und die damit verbundenen Leistungsverluste werden in dieser Analyse nicht betrachtet.

Der Noether-Satz ermöglicht eine allgemeine Energiedefinition, die den Energiesparaspekt automatisiert in Betracht zieht. Der Noether-Satz sagt nun, dass es für diese Gleichmäßigkeit in der Zeitverschiebung eine physische Grösse gibt, deren Werte sich mit der Zeit nicht ändern. Das ist die Energie. Nach dem Gesetz der Energieeinsparung und der unvermeidbaren Energieverluste durch Friktion ist es nicht möglich, eine mechanisch betriebene Anlage zu errichten.

Darüber hinaus ermöglicht die Energieeinsparung zusammen mit der Pulserhaltung eine Aussage über das Resultat von Schlägen zwischen Gegenständen, ohne dass der exakte Wirkungsmechanismus bekannt sein muss. Bei der kinetischen Energie Ekin handelt es sich um die dem Zustand der Bewegung eines Organismus innewohnende Energie. Er verhält sich prozentual zur Menge m{\displaystyle m} und zum Geschwindigkeitsquadrat v{\displaystyle v} im Verhältnis zum Trägheitssystem, in dem der Rumpf beschrieben wird.

Die Menge der Bewegungsenergie hängt also davon ab, aus welcher Sicht das jeweilige Gerät beschrieben wird. In der Rotationsbewegung enthaltene Bewegungsenergie wird als Rotations-Energie bezeichnet. Dieser ist dem quadratischen Verhältnis von Drehgeschwindigkeit und Massenträgheitsmoment des Gehäuses unterworfen. Mögliche Energie, auch Positionsenergie oder Positionsenergie bezeichnet, kommt zu einem Organismus durch seine Position in einem Kräftefeld, sofern es sich um eine eher zurückhaltende Energieform handelt.

Das Energiepotential sinkt in Richtung der Kraft und steigt gegen die Richtung der Kraft, rechtwinklig zur Richtung der Kraft ist es gleich. Wenn sich der Organismus von einem Ort mit hohem Energiepotential zu einem Ort mit niedrigerem Energiepotential hinüberbewegt, verrichtet er genauso viel körperliche Anstrengung wie seine Energie.

Das Energiepotential eines Organismus mit Massen- m {\displaystyle m} in einem gleichförmigen Schwerefeld mit Schwerkraftbeschleunigung g{\displaystyle g} ist der Größe h{displaystyle h} über dem Koordinatenursprung proportional: Epot=mgh{\displaystyle E_{\text{pot}}=m\,g\,h\,}. Diese potenzielle Energie wird im Freifall durch Beschleunigung des Organismus in Bewegungsenergie umgerechnet. In regelmäßigen Abständen wird die potenzielle Energie in Bewegungsenergie und wieder zurück in potenzielle Energie umgerechnet.

Bei Pendeln z.B. an Umkehrstellen ist die potenzielle Energie am größten; die Bewegungsenergie ist hier Null. Steht der Draht aufrecht, so hat die Last ihre Höchstgeschwindigkeit und damit auch ihre größte Bewegungsenergie und die potenzielle Energie hier ein Mindestmaß. Die Planeten haben das größte Potential, aber auch die niedrigste Bewegungsenergie an ihrem entferntesten Ort von der Sonne.

Seine Umlaufgeschwindigkeit nimmt bis zum nächsten Sonnenpunkt so stark zu, dass der Anstieg der Bewegungsenergie die Verringerung der potenziellen Energie ausgleicht. Unter elastischer Energie versteht man die potenzielle Energie von Atomen oder Molekülen, die aus ihrer Ruheposition in einem federnd verformten Organismus, z.B. einer mechan.... Im Allgemeinen wird die Energie, die während der elastischer oder plastischer Deformation im Organismus gespeicherte (oder freigesetzte) Energie als Verformungsenergie betrachtet.

Abbildung 1 Wärmeenergie und die wichtigsten Theoreme der Wärmelehre (die Ordnung der Energie im Außenkreis ist beliebig). Wärmeenergie ist die in der unkontrollierten Fortbewegung der Atom- oder Moleküle einer Substanz gespeicherte Energie. Das Umwandeln von Wärmeenergie in andere Formen von Energie wird durch die Wärmelehre dargestellt. Hierbei wird zwischen der im Netz vorhandenen Energie (innere Energie, Enthalpie) und der über die Anlagengrenze übertragenen Wärmeenergie differenziert.

Zwar können alle Formen von Energie unter bestimmten Voraussetzungen komplett in Wärmeenergie (erstes Gesetz der Thermodynamik) umgesetzt werden (siehe #Energieformen und Energieumwandlung), dies trifft jedoch nicht in die entgegengesetzte Richtungen zu. Je nach verfügbarer Wärmemenge kann nur ein mehr oder weniger großer Teil über einen zyklischen Prozess in mechanisches Arbeiten umgeschaltet werden.

Die transformierbaren Teile einer Form von Energie werden in der thermodynamischen Technik auch als exergy bezeichne. Mit Hilfe von Exergie-Flussdiagrammen einer Energieumwandlungskette können dann die vermeidbaren Verlusten (Reibung oder andere dissipierende Prozesse) verfolgt werden. Abbildung 2 zeigt, dass bei der Umsetzung von 100 Prozent der chemischen Energie (100 Prozent Exergie) in Hitze bei einer Durchschnittstemperatur von 1000 C der Exergiegehalt nur 80 Prozent ist.

Wenn diese Energie als Hitze in einem Dampferzeuger auf Dampf bei 273 C abgegeben wird, bleiben nur noch ca. 50 Prozent und bei Übergabe an einen auf 20 C erwärmten Wohnraum nur noch ca. 7 Prozent übrig. Beim Berechnen des Exergieanteils ist zu beachten, ob die Heizquelle eine gleichbleibende Wassertemperatur hat, wie es in einem Siedewasserreaktor bei etwa 270 C der Fall ist, oder ob die Abwärme von einem Kühlmedium, dem Abgas, abgegeben wird.

Aus dem Carnot Wirkungsgrad kann im ersten Anwendungsfall die Exergiekomponente aus der höheren Prozesstemperatur und der Raumtemperatur ermittelt werden, ansonsten wird die Hitze und die Exergie aus dem Oberflächenintegral gewonnen, was aus dem T-S-Diagramm in Abb. 3 und aus dem T-s-Diagramm in Abb. 4 ersichtlich ist. Als Enthalpiedifferenz wird im Grunde (in diesem Fall) die Energie bezeichnet, die als Energie aus dem Kraftstoff der Brennluft zugeführt wird.

Der Rückgang der Energie in einer Energieumwandlungskette wird auch als Energieabwertung bezeichnet. Durch die Wärmeübertragung des Rauchgases auf das Betriebsmedium wird das verdunstete und überhitzte Leitungswasser zu einem weiteren Verlust an Kraft. Aus dem Dampf-Massenstrom darf bei einem Prozeß mit überhitztem Dampf von z.B. 16bar bei 350° C auf keinen Fall die maximal erzielbare elektrische Energie mit dem Carnot-Wirkungsgrad bei dieser Betriebstemperatur errechnet werden.

Abbildung 5 vergleicht ein einfaches Energieflussdiagramm der Elektrizitätserzeugung durch ein großes Kraftwerk (Frischdampfzustand 260bar, 545°C, Speisewasser-Vorwärmung auf 276°C) mit der Aufteilung auf den Endkunden mit einem korrespondierenden Exergieflussdiagramm. Daraus ist ersichtlich, dass ein erheblicher Teil der Energieabwertung nicht im Verflüssiger oder im nachgelagerten Kraftwerkskühlturm stattfindet, wo die Verlustwärme abgeleitet wird, sondern bei der Umsetzung der Chemienergie des Brennstoffs in Wärmeenergie (Verbrennung) und bei der Wärmeabgabe aus dem Abgas an den Dampf.

Die interne Energie der Erde mit rund 15 Mio. Kilometern ist zwar immer noch nahezu reine Energie, aber die Erde wird mit einer Flächentemperatur von ca. 6000 Kilometern auf die Erde gestrahlt, deren Temperaturen auf ca. 1.000 Grad Celsius eingestellt werden müssen. Doch dann würde keine Energie mehr abgegeben. Die Erwärmung erfordert in der Regel nur eine geringe Menge an Kraft.

Daher ist das Erwärmen mit elektrischer Energie über eine Widerstandheizung eine "Energieverschwendung". Wo auch immer mechanischer Energie oder Elektrizität aus Hitze und Wärmeverbrauch entsteht, ist die Abwärmenutzung zum Beheizen günstiger als die separate Wärmebereitstellung. Er nutzt Arbeiten, um Energie aus der Umwelt zu absorbieren und zusammen mit der Antriebsleistung als Heizungswärme bei entsprechender Erwärmung abzulegen.

Steht als Heizquelle 10 C warmes Wasser zur VerfÃ?gung und soll ein 20 C-Raum beheizt werden, könnte eine WÃ?rmepumpe mit Carnot-Verfahren mit einer Kilometerleistung von einer KWh Antriebsleistung (Leistungsfaktor =29) 29 GWh WÃ?rme erbringen. Wirkliche WÃ?rmepumpen, die mit abwechselnd verdunstenden und verdichtenden KÃ?hlmitteln bei verschiedenen DrÃ?cken arbeiten, erzielen Leistungszahlen von ca. 3 bis 6, wobei es sich bei chemischer Energie um die in einem EnergietrÃ?ger in Gestalt einer chem. Zusammensetzung gespeicherte Energie handelt, die bei chem.

Es bezeichnet die Energie, die mit dem Einfluss elektrischer Kräfte in Atom- und Molekülstrukturen zusammenhängt und kann in die kinetische Energie der Atome und die elektrische Energie der Wechselwirkungen von Elektron und Proton untergliedert werden. Man kann ein bestimmtes Potenzial in einem Elektrofeld definieren, sofern sich kein magnetisches Wechselfeld im Laufe der Zeit ändert.

Dann hat ein Ladeträger eine potenzielle Elektroenergie, die dem Potenzial und seiner Ladung entspricht. Durch die freie Definition des Nullpunktes des Potenzials ist auch die Energie nicht unbedingt definierbar. Bei zwei Punkten im Potenzialfeld ist die Energiedifferenz jedoch von der Auswahl des Potentialnullpunkts abhängig.

Bei der Anordnung von zwei Leitern ist die statische Energie quadratisch zur Spannung der beiden Adern. Die Verdoppelung der Konstante der Proportionalität wird als elektrisches Fassungsvermögen bezeichnet. Kondenswasser ist ein elektrotechnisches Bauelement, das eine große Speicherkapazität besitzt und somit Energie speichert. Der Ansicht, dass die Elektrostatik von Ladung übertragen wird, entspricht die Auslegung, dass die Energie über den Leerraum zwischen den Ladungsträgern auftritt.

Dabei ist die Leistungsdichte, d.h. die Energie pro Volumselement, im Verhältnis zum quadratischen Wert der Spannungsfeldstärke. Liegt im Spannungsfeld ein Daslektrikum vor, so ist die Energie auch abhängig von der Durchschlagszahl. Wenn sich eine Charge im Unterdruck an einen Platz mit geringerem elektrischem Potenzial verschiebt, steigt die Bewegungsenergie der Charge ebenso stark an wie die potenzielle Energie abnimmt.

Wenn sich eine Charge entlang eines Potentialgradienten in einem Stromleiter verschiebt, gibt sie ihre absorbierte Energie unmittelbar in Gestalt von Hitze an das Leitungsmedium ab. Der Strom ist dem Potentialgradienten und dem Strom entsprechend dimensioniert. Der Transport elektrischer Energie kann durch Ladungen erfolgen, die sich entlang von Leitungen ohne nennenswerte Potentialgradienten fortbewegen.

Das ist zum Beispiel bei Oberleitungen oder Starkstromkabeln der Fall, mit deren Hilfe Strom vom Netz zum Endverbraucher abfließt. In Magnetfeldern wie dem Supraleiter ist Magnetenergie inbegriffen. Die in einem optimalen Elektroschwingkreis enthaltene Energie wird kontinuierlich zwischen der Elektro- und der Magnetform umgewandelt.

Dabei ist die Höhe der Teil-Energien immer gleich (Energieeinsparung). Hier hat der rein magnetiche oder elektronische Teil der Energie die zweifache Häufigkeit der Elektroschwingung. des Gewichtsäquivalents. Während bestimmter Prozesse kann die ruhende Energie in andere Formen von Energie umgerechnet werden. Andererseits wird in der Teilchenphysik auch die Entstehung von Partikeln und damit von ruhender Energie aus anderen Energien mitverfolgt.

In der allgemeinen Relativitätstheorie wird der Energiebegriff weiter generalisiert und beinhaltet eine gleichmäßige Repräsentation von Energie und Impuls als Quelle für die Raumkrümmung über den Energie-Puls-Tensor. Daraus können die für einen Betrachter erfassbaren Grössen, wie z.B. die Dichte der Energie, durch Kontraktion gewonnen werden. Der Energiegehalt ist ausschlaggebend für die Erforschung der Raumzeit.

Der Zusammenbruch der Raum-Zeit zu einer Einzigartigkeit kann also aus den Energieverhältnissen vorhergesagt werden. Der Hamilton Operator legt in der Quantenphysik fest, welche Energie auf einem physischen Körper abgelesen wird. Grenzzustände des Netzes können nur diskrete, d.h. nicht beliebige Energiewerte sein. Das Quantisieren der Energie erfolgt durch elektromagnetische Wellen:

Die Frequenzwelle ?{\displaystyle \nu } kann Energie nur in Packungen liefern EPhoton=h?{\displaystyle E_{\text{Photon}}=h\,\nu }, und h {\displaystyle h} ist das Planck'sche Wirkmittel. Im Prinzip ist die Energiegewinnung allein aufgrund des Prinzips der Energieeinsparung nicht möglich. In der Wirtschaft wird der Ausdruck jedoch immer noch für die Produktion einer gewissen Energie ( "Strom") aus einer anderen Art (z.B. chemische Energie in Kohleform ) benutzt.

Ebenso gibt es auch keinen Energiebedarf im engeren physischen Sinn, aber ökonomisch bedeutet dies den Wechsel von einer leicht verwertbaren primären Energie (z.B. Öl, Erdgas, Kohle) zu einer nicht mehr verwendbaren Energieart (z.B. Abhitze in der Umwelt). Energieeinsparung ist der Begriff, wenn effektivere Verfahren mit geringerem Primärenergiebedarf für den gleichen Verwendungszweck ermittelt werden oder wenn der Primärenergieverbrauch auf andere Weise gesenkt wird, z.B. durch Vermeidung von Verbrauch.

Der oben eingeführte "Energieverbrauch" wird in der Fachsprache mit dem genauen Ausdruck Entropieerhöhung bezeichnet. In einem geschlossenen Kreislauf wird die Energie immer beibehalten, die Energie steigt mit der Zeit oder ist allenfalls gleich. Die Energie ist umso weniger verwertbar, je größer die entropische Wirkung ist. Anstelle einer Zunahme der Energieentropie kann man auch von einer Energieabwertung reden.

Vor allem das Entropiezunahmegesetz vermeidet die direkte Umwandlung von Wärme in Bewegung oder elektr. Als reversibel wird der Begrenzungsfall einer Energiewandlung ohne Entropieerhöhung angesehen. Ein Beispiel für eine fast reversible Energiewandlung ist ein Planet in einer Ellipsenbahn um die Erde: An der obersten Stelle der Erdumlaufbahn hat sie ein hohes Potential an Energie und eine niedrige Bewegungsenergie, an der untersten Stelle der Erdumlaufbahn ist es exakt umgedreht.

Bei Supraleitern kann Energie zwischen Strahlungs- und Elektroenergie millionen- oder gar millionenfach pro Sekunden hin und her gewandelt werden, auch mit einem Verlust von weniger als einem Tausendstel pro Umrechnung. Beispielsweise wandelt eine energiesparende Lampe oder LED Strom viel effektiver in Strom um als eine Glühbirne. Indem die Umgebungswärme bei einer gewissen Leistungsabgabe genutzt wird, produziert eine Pumpe oft ein Vielfaches mehr Hitze als eine herkömmliche Elektroheizung bei derselben Leistungsabgabe.

Gute elektrische Motoren wandeln über 90 Prozent der verbrauchten Elektroenergie in verwertbare Mechanik und nur einen kleinen Teil in unbrauchbare Hitze um. Energieeinsparung im physischen Sinne heisst, die Energieabwertung und Entropieerhöhung bei der Energiewandlung oder beim Energieverbrauch zu mindern. In der Naturwissenschaft bezeichnet man "auf einer bestimmten Bemessungsgrundlage" (bezogene Menge).

Diese Energie bezieht sich auf eine bestimmte Beschaffenheit eines Körpers, die durch eine physische Grösse charakterisiert werden kann. Gemäß DIN 5485 ist die bestimmte Energie massenspezifisch und die Volumenenergiedichte die maßliche Kennzeichnung. Wärmelehre und Physik beschreiben stoffliche Energiegrößen nicht als konkret, sondern als molar: Unter Energiebereitstellung und -verbrauch versteht man die Verwendung verschiedener Energieformen, die für den Menschen leicht verwertbar sind.

Am gebräuchlichsten sind Wärme- und Elektroenergie. Wichtig ist hier beispielsweise das Themenfeld Lokomotion und der Einsatz von fossilen Energieträgern in PKW. Über Pipelines können die unterschiedlichen Energien wie z.B. Strom, Gas, Fernwärme bzw. lokale Wärme zum Konsumenten gelangen oder sie können weitestgehend gespeichert und bedarfsgerecht transportiert werden, wie z.B. Stein- und Braunkohle, Heizöle, Brennstoffe (Benzin, Dieselkraftstoffe), technische Gase, nukleare Brennstoffe (Uran), Biomasse (Holz).

Die Energienachfrage ist in den Industriestaaten vielfach größer als beispielsweise in der Dritten Welt (siehe Länder mit dem größten Energieverbrauch). Bereits seit dem neunzehnten Jahrhunderts beschäftigen sich Firmen in hochentwickelten Industrienationen mit der Energieerzeugung und -versorgung für den allgemeinen Konsumer.

Im Mittelpunkt steht dabei die dezentrale Stromerzeugung und deren Weiterleitung an die jeweiligen Abnehmer. Rund 40 Prozent der Energieversorgung der Welt werden durch Elektroenergie abgedeckt. Führend bei diesem Anteil sind die Elektroantriebe mit rund 20 Prozent. Der Studie zufolge entfallen 19% auf Licht, 16% auf Klimatisierung und 14% auf Informationstechnologie.

Je nach Einsatzgebiet kommen neben der daraus resultierenden SI-Einheit Joule weitere Energie-Einheiten zum Einsatz. Die Elektronenspannung (eV) wird in der Atom-, Kern- und Elementare Teilchenphysik zur Anzeige von Teilchenenergie und Energieniveau eingesetzt. Energielieferanten erfassen die Energiemenge in kg (kWh). Der Steinkohleblock und der Ölblock werden zur Anzeige des Energiegehalts von Primärenergiequellen eingesetzt.

Die in der nachfolgenden Tabelle gezeigte Maßeinheit entspricht der Anzahl der oben gezeigten Einheiten: Energie ist eine Menge, die auch im täglichen Leben um viele Grössenordnungen einen anderen Stellenwert einnehmen kann. In einem Schokoriegel gespeicherte Energie von 1 J = 1 Ws = 1 Newtonmeter (ca. 100 g).

3,6-106 J = 3600 kJ = 3600 kJ = 1 Kilowattstunde Verrechnungseinheit für Elektroenergie (ugs. Strom), Erdgas etc. In einem europäischen privaten Haushalt werden ca. 2000-4000 Kilowattstunden Elektroenergie pro Jahr verbraucht. 2,9-107 j = 8,141kWh = 1 kg RWA Eine Kohleeinheit ist die Menge an Energie, die bei der Verbrennung von 1 kg Kohle umgesetzt wird.

Eine Photone von Violettlicht hat eine Energie von etwa 3 Volt, eine von Rot etwa 1,75 Volt. 1 kg Gewicht 8,99 - 1016 J (89.875.517.873.681. 764 J) nach der Verwandtschaft von Einstein: E = Mcc2. Spannungsenergie einer vorgespannten Feder: Hierbei ist D die Federkennlinie und s die Einfederung aus der Ruheposition. m ist die Massen, g ist die Beschleunigung durch die Schwerkraft und h ist die Körperhöhe.

und U ist eine Elektrospannung, I ist ein elektrischer Fluss durch einen Draht und die Dauer der Anzeige. Die Energie eines Ladekondensators: worin Q{\displaystyle Q} die Last, C{\displaystyle C} die Leistung und U{\displaystyle U} die elektrische Spannung ist. Magnetfeldenergie einer stromführenden Idealspule: worin L die Drossel und I der Elektrostrom ist. c ist die Geschwindigkeit des Lichts, h ist das Planck'sche Aktionsquantum und f ist die Häufigkeit.

Universität Oxford, 2010, ISBN 0-19-954650-9. Energie. Aus der TV-Serie alpha-Centauri (ca. 15 Minuten). Erstausstrahlung: November 2002. ? Ingo Hensing, Wolfgang Pfaffenberger, Wolfgang Ströbele: Energy Economics: Introduction to Theory and Politics.

Johnson, 1807, S. 44. "Die Idee wird etwas prägnanter durch den Begriff Energie ausgedrückt, der die Tendenz eines Körpers anzeigt, in eine bestimmte Entfernung zu steigen oder einzudringen, im Gegensatz zu einer verzögernden Kraft.