Die physikalische Bedeutung von Energie

In der Natur gilt das Prinzip der Energieerhaltung. „Von nichts kommt nichts“, heißt es treffend in der Umgangssprache. Die Physiker drücken es etwas präziser aus.

In einem thermisch abgeschlossenen System kann Energie weder erzeugt, noch vernichtet werden. Seit Albert Einsteins berühmter Formel \(E=mc^2\) ist bekannt, dass Masse und Energie ineinander umgewandelt werden können. Vereinfacht gesprochen ist Masse auch eine Form von Energie und umgekehrt. Wenn man von der Erhaltung der Energie spricht, muss folglich die Erhaltung der Masse ebenfalls mit einbezogen werden.

Die verschiedenen Gesichter der Energie

Unterschiedliche Formen von Energie können in einander umgewandelt und auf verschiedene Systeme übertragen werden. Auf dieser Möglichkeit beruht letztlich auch unser gesamtes Leben, von den biologischen Systemen bis zur Technik. Aber diese Umwandlung hat sehr oft ihren Preis: In vielen Prozessen wird nämlich die erste Energieform nicht zu 100 Prozent in die gewünschte zweite Energieform umgesetzt, sondern es entstehen noch eine oder mehrere andere Energiearten, oft in Form von Wärme. Die Physik und die Ingenieurwissenschaften sprechen hier von Wirkungsgraden, Energieeffizienz oder Umwandlungsverlusten.

Maße für Energie

Da Energie eine physikalische Größe ist, hat sie auch eine Maßeinheit. Die ist seit 1978 international festgelegt und heißt Joule (J). Bekannter ist aber die Kilo Wattstunde (kWh), mit der unser elektrischer Energiebedarf am Stromzähler gemessen wird. 1 kWh entspricht 3600 kJ. In Deutschland ist aus traditionellen Gründen daneben auch die Steinkohleneinheit (SKE) gebräuchlich. Eine Million Tonnen SKE entsprechen 29,308 PJ, wobei P die Abkürzung von Peta (= 10¹⁵) ist.