Energieformen in der Physik

Energie ist entscheidend für Prozesse. Entdecke verschiedene Formen wie kinetische, potenzielle, thermische, chemische und elektrische Energie. Lerne, wie Energie umgewandelt wird und die Zusammenhänge zwischen Energie, Arbeit und Leistung. Interessiert? Dies und vieles mehr findest du im folgenden Text!

Inhaltsverzeichnis zum Thema Energieformen

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Was ist Energie?

Frage 1 von 5

Welche Energieformen gibt es in der Mechanik?

Frage 2 von 5

Was ist die Einheit der Leistung?

Frage 3 von 5

Wie wird potenzielle in kinetische Energie umgewandelt?

Frage 4 von 5

Welche Energieform wird in einem Atomkraftwerk freigesetzt?

Frage 5 von 5

Energieformen im Überblick

  • Energie ist notwendig, damit ein Prozess ablaufen kann.
  • Es gibt verschiedene Formen, in denen Energie vorliegen kann.
  • Wichtige Energieformen in der Mechanik sind die kinetische und potenzielle Energie, auch Bewegungs- und Lageenergie genannt.
  • Weitere Energieformen sind thermische, chemische oder elektrische Energie.
Energieformen: Lernvideo

Quelle sofatutor.com

Energie – Definition

Energie ist eine physikalische Größe mit wichtiger Bedeutung. Energie wird benötigt, damit ein Prozess ablaufen kann. Genauer: Die Umwandlung bzw. die Übertragung von Energie ist notwendig, damit sich etwas verändert. Führt man einem System Energie zu, kann dieses zum Beispiel Arbeit verrichten oder sich erwärmen.
Das Formelzeichen der Energie ist E und die Einheit \text{Joule (J)}.
Schauen wir uns nun verschiedene Energieformen an, in denen die physikalische Energie vorliegen kann.

Physikalische Energieformen

In der Physik gibt es verschiedene Formen der Energie, seltener auch Energiearten oder Energietypen genannt. Energie kann auf andere Körper übertragen werden oder sie wird in eine andere Energieform umgewandelt.

Mechanische Energieformen

In der Mechanik sind die mechanischen Energieformen, wie die kinetische Energie und die  potenzielle Energie, relevant. Auch die Spannenergie einer Feder gehört zur mechanischen Energie.
Ein Körper besitzt kinetische Energie, auch Bewegungsenergie genannt, wenn er in Bewegung ist.
Potenzielle Energie, auch Lageenergie genannt, besitzt der Körper durch seine Lage im Gravitationsfeld.
Ein Beispiel, wie potenzielle in kinetische Energie umgewandelt wird:
Liegt eine Kugel in Ruhe auf deiner Hand, besitzt sie keine kinetische Energie: E_{\text{kin}} = 0. Ihre potenzielle Energie ist abhängig von der Höhe h, in der sich die Kugel befindet, der Masse m der Kugel und der Erdbeschleunigung g:
E_{\text{pot}} = m\cdot g \cdot h
Wenn die Kugel nun aus deiner Hand fällt, verringert sich die potenzielle Energie, da die Höhe h geringer wird. Aufgrund der Erdbeschleunigung erhöht sich die kinetische Energie und so wird die potenzielle Energie in kinetische Energie umgewandelt.

Weitere Energieformen

Es gibt noch weitere Arten von Energie, die in der folgenden Tabelle zusammen mit Beispielen aus dem Alltag zusammengefasst sind:

Energieform Erklärung Beispiel
mechanische Energie Summe aus kinetischer (Bewegung) und potenzieller (Lage) Energie kinetisch: fahrendes Auto, potenziell: Kugel im Schwerefeld
thermische Energie Wärmeenergie oder innere Energie: Energie aller Teilchen eines Körpers aufsummiert heißes Wasser
chemische Energie potenzielle Energie von chemischen Verbindungen, die durch chemische Reaktionen freigesetzt werden Kohle
elektrische Energie potenzielle Energie von elektrisch geladenen Teilchen, die in elektrischen Feldern gespeichert werden kann Stromkreis mit Glühbirne
Kernenergie Energie in Atomkernen, durch Kernspaltung freigesetzt Atomkraftwerk
Strahlungs-
energie		 Energie elektromagnetischer Wellen Sonne

Energieumwandlung – Beispiele

Energie kann nicht aus dem Nichts erzeugt werden, sondern nur zwischen den verschiedenen Energiearten umgewandelt werden.
Folgende Tabelle stellt euch einige Beispiele vor:

Energieumwandlung von … zu … Beispiel
chemisch \rightarrow elektrisch Kohlekraftwerk
elektrisch \rightarrow mechanisch Elektroauto
mechanisch \rightarrow thermisch Abbremsen
elektrisch \rightarrow thermisch Elektroherd
mechanisch \rightarrow elektrisch Fahrraddynamo

Energie, Arbeit und Leistung – Zusammenhänge

Die Arbeit, die ein Körper bzw. System selbst verrichtet oder an ihm verrichtet wird, entspricht der Energieänderung des Körpers/Systems:
W = \Delta E = E_{\text{nachher}} - E_{\text{vorher}}

Die Leistung P ist der Quotient aus Arbeit W und der benötigten Zeit \Delta t:
P = \frac{W}{\Delta t}

Die Einheit ist Watt:
[P] = 1 \frac{\text{J}}{\text{s}} = 1 \text{W}

Häufig gestellte Fragen zum Thema Energieformen

Es gibt verschiedene Energieformen: kinetische, potenzielle, chemische, thermische, elektrische Energie sowie Kern- und Strahlungsenergie.

Energie kann in verschiedenen Formen vorliegen und ineinander umgewandelt werden. Energieformen können mechanisch sein, wie die Bewegungs- oder Lageenergie, elektrisch, chemisch, thermisch oder auch nuklear sein.

Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten der Energieumwandlungen. Beispiele für die Umwandlung von mechanischer in thermische Energie ist das Abbremsen beim Fahrradfahren. Ein Beispiel für die Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie ist hingegen ein Fahrraddynamo.

Die wichtigste Energiequelle ist die Sonne.
Des Weiteren gibt es fossile Energiequellen (z. B. Erdöl), erneuerbare Energiequellen (z. B. Solarlicht) oder nukleare Energiequelle (z. B. Kernspaltung).

Mechanische Energie kann in kinetischer oder potenzieller Energie vorliegen.

Bei allen realen Energieumwandlungen gibt es immer einen gewissen Energieverlust.
Der Vorgang kann also nicht einfach umgekehrt werden. Das bedeutet aber nicht, dass Energie einfach verschwindet, sondern nur, dass die Energie nicht vollständig in die gewünschte Form, sondern auch in andere Formen umgewandelt wird. Beim Betrieb einer Glühlampe wird die elektrische Energie zum Beispiel nur zum Teil in Strahlungsenergie verwandelt, der Rest in Wärmeenergie.

Mechanische Energie kann zum Beispiel mithilfe eines Fahrraddynamos in elektrische Energie umgewandelt werden.

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