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Kann Energie verbraucht werden? - Eine Antwort aus der Physik

In der Physik gilt der Energieerhaltungssatz. Kann daher Energie eigentlich "verbraucht" werden, so wie es im Alltag oft formuliert wird? Und wohin verschwindet sie dann?

Energie wird umgewandelt.
Energie wird umgewandelt.

Der Energieerhaltungssatz ist ein eisernes Fundament

  • Der Energieerhaltungssatz gilt als eisernes Fundament der Physik. Bisher ist tatsächlich kein Vorgang bekannt, bei dem Energie in irgendeiner Form verloren geht.
  • Eine Folge des Energieerhaltungssatzes ist es, dass Energie zwar von einer Form in andere Formen umgewandelt werden kann, dies ist jedoch vollständig, das heißt, es treten keine Verluste auf.
  • So wird beispielsweise beim freien Fall, bei dem ein Körper aus einer bestimmten Höhe losgelassen wird, die Lageenergie (auch potenzielle Energie genannt) in Bewegungsenergie des Körpers umgesetzt. Kleine Anteile der Bewegungsenergie werden auch in Reibungsenergie verwandelt (Luft).

Aber wann kann Energie "verbraucht" werden?

  • Im Alltag wird ja oft davon gesprochen, dass der Energie verbraucht wird bzw. der Energieverbrauch reduziert werden muss. Aber geht das überhaupt, wo doch der Satz von der Energieerhaltung gilt?
  • Tatsächlich vermischen sich hier Fachbegriffe und umgangssprachliche Bedeutungen. In der Physik hat ein System Energie, wenn es Arbeit in irgendeiner Form leisten kann. So kann ein heißes Gas einen Kolben antreiben (Dampfmaschine), ein Schwungrad einen Bus antreiben oder Strom eine Maschine in Gang setzen.
  • Allerdings wird in diesem Zusammenhang immer von "verbrauchter" Energie gesprochen, was vom Standpunkt der Physik her natürlich nicht richtig ist, denn die vorhandene Wärmenergie, die Rotationsenergie oder auch die elektrische Energie wird bei der Arbeitsleistung ja nicht verbraucht, sondern in eine andere, erwünschte Energieform umgesetzt (meist Bewegungsenergie).
  • Aber kann das so überhaupt stimmen? Denn wenn man zum Beispiel ein Pendel anstößt oder ein kleines Wägelchen anschubst (ihm also Bewegungsenergie erteilt), dann kommen beide irgendwann einmal zur Ruhe. Wurde nicht hier Energie einfach "verbraucht"?
  • Dem Beobachter erscheint das natürlich so. Aber hier wurde die Energierechnung ohne die unvermeidliche Reibung gemacht: Das Pendel kämpft gegen die Luftreibung, das kleine Wägelchen gegen die Rollreibung seiner Räder. Dabei wird stets ein kleiner Teil der Bewegungsenergie in Wärmeenergie umgesetzt. Würde man diesen Versuch in einem abgeschlossenen, wärmeisolierenden Kasten vornehmen, könnte man eine leichte Erwärmung mit einem sehr genauen Thermometer messen.
  • Wenn man also das Gefühl hat, es ginge Energie verloren, dann wird diese meist in (nicht ganz so wertvolle) Wärmeenergie umgesetzt, die sich dann in einem großen Raum (durch Diffusion) verteilt. Der Temperaturanstieg ist dann unmerklich.

Fazit: Auch wenn im Alltag von Energieverbrauch die Rede ist, so ist in der Physik stets die Umwandlung von Energie in andere Energieformen gemeint.

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