WAS IST ENERGIE UND WO KOMMT SIE HER?

Jeder Mensch braucht Energie – jederzeit und überall. Wir benötigen Essen, Strom, ein helles, warmes Zuhause mit heißer Dusche und natürlich wollen wir auch mobil bleiben.

Wir stillen unsere Grundbedürfnisse ohne auch nur darüber nachzudenken, woher die Energie kommt, die wir benötigen. Strom kommt schließlich aus der Steckdose, Wärme aus der Heizung und Benzin aus der Zapfsäule.

Aber was ist Energie eigentlich, wie lassen sich ihre unterschiedlichen Formen miteinander vergleichen und wo ist ihr Ursprung? Hmmm, schauen wir mal…

ENERGIE

Energie kann in so vielen verschiedenen Formen vorliegen und wird auf so vielfältige Weise gewandelt, dass wir die Sache zuerst einmal auf einen gemeinsamen Nenner bringen müssen. Die Frage lautet: Was ist Energie überhaupt? Und: Wie kann man den Energiegehalt eines Schokoriegels, eines Holzstücks und eines Sonnenstrahls vergleichen? All das zeigt, dass die Definition von Energie weit gefasst sein muss, um alle ihre Erscheinungsformen unter einen Hut bringen zu können.

Es heißt, ein System enthält dann Energie, wenn es in der Lage ist, in seiner Umgebung eine Wirkung hervorzurufen. Die Energie ist also das Potenzial des Systems, Arbeit verrichten zu können. Das kann beispielsweise im Heben eines Gegenstandes, in der Erwärmung oder Abkühlung eines Körpers, in der Beschleunigung oder dem Abbremsen eines Autos, dem Aufblasen eines Luftballons oder der Kontraktion eines Muskels bestehen.

Um den Wert der verschiedenen Arbeitsarten vergleichbar zu machen, brauchen wir eine Einheit. Die Einheit der Arbeit (also der Energie) ist das Joule (J) und gilt für alle Formen der Arbeit gleichermaßen.

Außerdem ist natürlich die Intensität der verrichteten Arbeit in einem bestimmten Zeitabschnitt von Interesse: die Leistung. Es ist ja nicht dasselbe, ob ich für ein und dieselbe Tätigkeit eine Stunde oder zwei Stunden brauche. Um die Leistung zu bestimmen, muss lediglich der Betrag der verrichteten Arbeit (in Joule) durch die Zeitspanne (in Sekunden), die dafür benötigt wurde, geteilt werden. Daraus ergibt sich dann die Einheit Joule pro Sekunde (J/s) oder auch das Watt (W).

Jetzt wissen wir also, was Energie bzw. Arbeit ist und kennen auch die Leistung. Wir wissen aber noch nicht, woher die Energie kommt, um eine beliebige Arbeit überhaupt leisten zu können. Also weiter

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WO KOMMT DIE ENERGIE EIGENTLICH HER?

Die meisten haben sicher schon einmal etwas vom Energieerhaltungssatz gehört. Er besagt, dass Energie nicht verbraucht wird, sondern sich immer nur von einer Erscheinungsform in eine andere wandelt. Im Umkehrschluss heißt das: Die gesamte Energie war schon immer da. Diese Aussage gilt allerdings nur für das System „gesamtes Universum“. Die Systemgrenze ist in diesem Fall zwar sehr weit gefasst, aber das ist durchaus zulässig.

Nach Einsteins Relativitätstheorie lassen sich Energie und Masse ineinander umwandeln. Da aber über die Zeit vor dem Urknall und die erste, kurze Phase danach, nicht einmal die besten Forscher plausibel Auskunft geben können, nehmen wir an, dass das Universum bereits mit der ganzen Energie gestartet ist.

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