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Lexikon Physik

Energie

Die Energie (griech. energos „wirksam“), Formelzeichen E (auch U oder W) ist die wohl wichtigste physikalische Grundgröße. Man kann sie als die Fähigkeit eines physikalischen Systems definieren, Arbeit zu verrichten. Beispielsweise hat ein gespanntes Gummiband die Fähigkeit, kinetische Energie auf eine Papierkugel zu übertragen, welche diese Energie ihrerseits in Formänderungsarbeit an einem hinreichend formbaren Objekt umsetzen kann.

Die SI-Einheit der Energie ist das Joule (J), es ist \(1\ {\rm J} = 1\ \dfrac {{\rm kg} \cdot {\rm m}^2}{{\rm s}^2}= 1\ {\rm Nm} = 1 {\rm Ws}\).

Die Zufuhr oder Abgabe von Energie kann dreierlei bewirken:

  1. den Bewegungszustand eines Systems ändern (Beschleunigen oder Abbremsen), d. h. Aufnahme oder Abgabe von kinetischer Energie,
  2. die Lage des Systems in einem Kraftfeld (z. B. elektrisches Feld oder Schwerefeld), d. h. Änderung der potenziellen Energie des Systems,
  3. zur sog. inneren Energie des Systems beitragen, z. B. durch das Erwärmen eines Körpers oder das Anregen von Molekülen, Atomen oder Atomkernen.

 

Bedeutung des Energiebegriffs:

  • Alle Energieformen können im Prinzip immer ineinander umgewandelt werden und sind daher äquivalent.
  • Die Gesamtenergie, also die Summe aller Energieformen eines abgeschlossenen Systems, bleibt bei allen denkbaren Prozessen unverändert (Energieerhaltung). Nach der Allgemeinen Relativitätstheorie bestimmt die Energieverteilung im All sogar dessen geometrische Struktur.
  • Energie als Arbeitsvermögen ist auch in einem ganz praktischen Sinn von überragender technischer und wirtschaftlicher Bedeutung; die Energietechnik ist eine wichtige Ingenieurwissenschaft und „Energiesparen“ ein Schlüsselbegriff der Umweltpolitik.
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