3.3 | Energie, Arbeit - Leistung - Wirkungsgrad |
3.3.1 | Energie, Arbeit |
3.3.1.1 | Grundlagen |
Energie tritt in verschiedenen Erscheinungsformen auf, z. B. als mechanische Energie ("Arbeit"), Wärmeenergie, elektrische Energie, Lichtenergie, in Stoffen als innere Energie und (Atom-) Kernenergie.
Energieformen lassen sich ineinander umwandeln:
Brennstoff | Dampf | Turbine | Generator | |||||
Innere Energie | → | Wärmeenergie | → | Mechanische Energie | → | Elektrische Energie | → | Wärmeenergie (Heizgerät) |
→ | Mechanische Energie (Elektromotor) | |||||||
→ | Lichtenergie (Glühlampe) |
Energie kann weder gewonnen werden noch verlorengehen ("Gesetz von der Erhaltung der Energie") Beträge von Energien in verschiedenen Erscheinungsformen sind einander äquivalent. |
Energie und Arbeit sind gleichartige Größen. Arbeit im physikalischen Sinne wird verrichtet, wenn eine Kraft (z. B. die Gewichtskraft) längs eines Weges wirkt. Die verrichtete Arbeit W ist um so größer, je größer die wirkende Kraft F und je länger der Weg s ist, längs dessen die Kraft wirkt.
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Arbeit = Kraft * Weg | W = F * s 1) | Einheit: N * m = Nm = J |
Einheit der Arbeit ist das Joule 2) (1J). 1J ist gleich der Arbeit, die verrichtet wird, wenn der Angriffspunkt der Kraft 1 N um 1m gleichförmig in Richtung der Kraft verschoben wird.
Die Einheit 1 J gilt allgemein für alle Energiearten. Besonders in der Elektrizitätslehre wird die Einheit 1 J = 1 Ws (Wattsekunde) verwendet (vgl. 10.5).
1) mathematisch genau: W = ∫ F * s (gesprochen: Integral über F * s)
2) gesprochen: Dschuhl