Viola sonans

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Die Energie ist eine physikalische Größe, die in den Naturwissenschaften und in allen Bereichen des Lebens und des menschlichen Wirkens eine wichtige Rolle spielt. Sie ist eine aus den Basisgrößen der Mechanik, (Masse, Weg und Zeit) abgeleitete Große und hat die Dimension der Arbeit. Ihre SI-Einheit ist das Joule (J = N*m).

Energie kann in verschiedenen Energieformen vorkommen. Hierzu gehören die mechanischen Energien (potentielle, kinetische), thermische, chemische, elektrische, magnetische und Kernbindungsenergie. Innerhalb eines Systems kann Energie unter Verwendung von Energiewandlern (vergl. Energietechnik) oder durch natürliche physikalische Prozesse von einer Form in eine andere umgewandelt werden. Weiterhin kann Energie von einem System auf ein anderes übertragen werden, z. B. durch das Leisten von Arbeit, die Übertragung von Wärme oder den Transport von Energieträgern. Die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems ist konstant (Satz von der Energieerhaltung).Während in der klassischen Physik Energie und Masse jeweils für sich als Erhaltungsgrößen betrachtet wurden, ist mit den Erkenntnissen von Einstein, der die Umwandelbarkeit von Masse in Energie in seiner speziellen Relativitätstheorie beschreibt, die Masse über die Gleichung E = m*c² in die Gesamtenergie einzubeziehen. Die Kerntechnik nutzt derartige Umwandlungsprozesse, bei denen durch Kernspaltung geringe Anteile der eingesetzten Uran- oder Plutoniummassen in thermische Energie umgewandelt werden. Das gleiche gilt für die Kernfusion mit Wasserstoff.

Bei der so genannten „Energiegewinnung“ handelt es sich nicht um Erzeugung von Energie, sondern um Bereitstellung von Nutzenergie (z. B. in Form von elektrischem Strom) durch Umwandeln von Energie, die in der Natur vorkommt (z. B. in Form von fossilen Brennstoffen oder direkter Sonneneinstrahlung).

Bei der Umwandlung einer Energieform in thermische Energie, z. B. bei einem Verbrennungsprozess, wird stets diese Energie entwertet (vergl. auch Dissipation), das heißt - abhängig von der Temperatur - kann sie nur noch teilweise in andere Energieformen umgewandelt werden (vergl. Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik). Am Ende einer Energieumwandlungskette, beim „Energieverbraucher“, entsteht - früher oder später - stets thermische Energie. Wenn sie als Abwärme an die Umgebung abgegeben wird, kann sie überhaupt nicht mehr genutzt werden (vergl. Exergie und Anergie).

Eine verbreitete, aber unvollständige Definition der Energie heißt Energie ist die Fähigkeit eines Systems, Arbeit zu verrichten. Diese Definition berücksichtigt nicht den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik. Auch die Definition Energie ist gespeicherte Arbeit ist nicht hinreichend, da nicht alle Energieformen durch Arbeitsaufwand entstanden sind.