WISSENSCHAFTLICHER HINTERGRUND FÜR LEHRERINNEN UND LEHRER

Was ist eigentlich Energie? Laut Definition ist Energie die Fähigkeit Arbeit zu verrichten. Und das kann auf verschiedenen Wegen geschehen, da es viele unterschiedliche Energieformen gibt.

Kinetische Energie

Die erste Energieform ist die Bewegungsenergie, auch kinetische Energie genannt. Fahrzeuge wie Autos, Motorräder oder Flugzeuge haben eine solche kinetische Energie, wenn sie fahren oder fliegen. Also wenn sie eine Geschwindigkeit haben. Mit Bewegungsenergie können auch Dinge verformt werden. Das ist beispielsweise der Fall, wenn ein Auto einen Unfall hat und gegen einen Gegenstand fährt. Wenn das Auto beispielsweise gegen ein anderes Auto oder einen Baum prallt, dann geht das Auto kaputt und auch die Rinde des Baumes hat einen Schaden. Die Bewegungsenergie leistet somit Verformungsarbeit.

Potenzielle Energie

Als weitere Energieform gibt es noch die Lageenergie oder auch potenzielle Energie genannt. Der Begriff der potenziellen Energie kann den Kindern an folgendem Beispiel erklärt werden. Wenn man auf einem Fahrrad auf einem Hügel oder Berg sitzt hat das Fahrrad potenzielle Energie. Denn es kann den Berg hinunterrollen. Auf dem Weg hinunter wird das Fahrrad ohne bremsen immer schneller, es wird beschleunigt. Das nennt man auch Beschleunigungsarbeit leisten. Ein Körper oder Gegenstand hat also immer dann eine potenzielle Energie, wenn er fallen bzw. sich abwärts bewegen kann. Auch Wasserkraftwerke nutzen diese Form der Energie. Sie stauen das Wasser eines Flusses in einem Stausee. Umso größer der Stausee ist, desto mehr Energie kann damit erzeugt werden. Das Wasser wird kontrolliert abgelassen und über Turbinen damit aus der Lageenergie des Wassers elektrische Energie erzeugt.

Spannenergie

Die dritte Energieform ist die Spannenergie. Federn wie es sie in Matratzen oder Sofas gibt, besitzen diese Spannenergie. Eine Feder, die gespannt ist, kann beispielsweise eine Kugel nach oben schießen. So machen sich Katapulte diese Energie zu nutze. Wenn die Kugel nach oben fliegt, dann nennt man das Hubarbeit. Denn die Feder verrichtet eine Arbeit während sie die Spannenergie an die Kugel abgibt. Dabei wird die Spannenergie der Feder in kinetische Energie der Kugel umgewandelt. Wenn sich ein Körper verformt, aber wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurückwill, besitzt er eine Spannenergie.

Elektrische Energie

Neben der mechanischen Energie gibt es noch weitere Energieformen. Eine davon ist die elektrische Energie. Also der Strom, den wir beispielsweise als Licht in einer Lampe sehen. In Kraftwerken wird beispielsweise aus Wärmeenergie elektrische Energie gewonnen. Über Stromleitungen wird diese dann zu uns ins Haus transportiert. Mit Strom kann man viele verschiedene Dinge in Gang bringen. Er ist daher die vielseitigste Energieform.

Strom kann auf verschiedene Weise hergestellt werden. Dazu muss Energie umgewandelt werden. Man kann Strom ausfolgenden Dingen erzeugen:

• Wind durch Windkraftanlagen,
• Wasserkraft von Flüssen durch Wasserkraftanlagen,
• Sonnenenergie durch Solarzellen und Photovoltaikanlagen,
• Kohle, Öl, Gas werden verbrannt und die entstehende Wärme kann in Strom umgewandelt werden,
• Kernenergie in Kernkraftwerken erzeugt durch die Spaltung der Atomkerne ebenfalls
• Wärme, die in Strom umgewandelt wird.

Magnetische Energie

Weiterhin gibt es auch noch die magnetische Energie. Beispielsweise ein Hufeisenmagnet. Träger dieser Energieform sind grundsätzlich Magneten. Sie können etwas anziehen oder abstoßen.

Wärmeenergie

Eine andere Energieform ist die Wärmeenergie. Wasserdampf ist beispielsweise ein Träger von Wärmeenergie, denn er ist sehr heiß. Auch die große Hitze von Vulkanen kann für die Energiegewinnung genutzt werden. Durch Erdwärme kann Wasser erhitzt werden, um damit Wohnhäuser zu beheizen./p>

Strahlungsenergie

Eine für uns Menschen sehr wichtige Energie ist die Strahlungsenergie. Sonnenlicht ist ein Träger dieser Strahlungsenergie. Wenn man nicht aufpasst, kann diese sogar richtig schädlich werden und wir bekommen einen Sonnenbrand. Trotzdem ist sie für das Leben auf der Erde unentbehrlich. Die Sonne wandelt jede Sekunde circa vier Millionen Tonnen Wasserstoff in Energie um. Diese wird einerseits als Wärmeenergie abgegeben. Andererseits entsteht durch diese Energie sichtbares Licht, die Sonnenstrahlung. Nach nur acht Minuten erreicht uns diese auf der Erde, wobei allerdings nur ein kleiner Teil der Sonnenstrahlen dort ankommt. Dennoch reicht dieser kleine Teil der Strahlungsenergie aus, um für unseren Planeten die Lebensgrundlage darzustellen. Der Vorrat an Wasserstoff auf der Sonne reicht noch für ungefähr fünf Milliarden Jahre aus. Auch Röntgenstrahlen beim Arzt haben Strahlungsenergie. Sie können unseren Körper durchleuchten.

Kernenergie

Als Kernenergie bezeichnet man die Energie, die zwischen den Teilchen im Atomkern herrscht. Träger der Kernenergie sind also die Atome. Sie können riesige Mengen Energie erzeugen. Das geschieht beispielsweise in Kernkraftwerken.

Chemische Energie

Die letzte, aber sehr wichtige Energieform ist die chemische Energie. Chemische Energie bekommt der Körper beispielsweise durch Essen oder Trinken. Die chemische Energie in unseren Körpern kann dann in andere Energieformen umgewandelt werden, wie zum Beispiel in Wärmeenergie oder in kinetische Energie. Auch wenn ein Feuer brennt wird chemische Energie in Wärmeenergie umgewandelt. Beispielsweise in Öl, Gas, Kohle und Holz ist chemische Energie gespeichert, die durch Verbrennen in Wärmeenergie umgewandelt werden kann.

Wie nutzen Pflanzen die Sonnenenergie? – Photosynthese

Pflanzen sind eigentlich kleine Sonnenkraftwerke. In den grünen Blättern der Pflanze findet die Photosynthese statt. Genauer gesagt im grünen Farbstoff der Blätter, dem Chlorophyll. Das Chlorophyll wird über die Blattadern mit Wasser und über die Blattoberfläche mit CO2 versorgt. Mit Hilfe des eintreffenden Sonnenlichts als Energiequelle, wandelt das Chlorophyll CO2 und Wasser in Zucker um. Zucker gibt der Pflanze Energie – genauso wie Nahrungsmittel uns Menschen chemische Energie geben. Damit ist die Photosynthese einer der wenigen Prozesse, mit dem auf natürliche Weise (physikalische) Strahlungsenergie in chemische Energie umgewandelt wird. Diese bildet wiederum die Grundlage unserer Ernährung.

Als Abfallprodukt entsteht ganz nebenbei noch etwas Wichtiges für uns: der Sauerstoff. Die Pflanze braucht ihn nicht und gibt ihn darum an die Luft ab. Den Pflanzen verdanken wir also den Sauerstoff in unserer Luft, ohne den wir Menschen und die Tiere nicht leben könnten.

Pflanzen haben noch eine andere wichtige Funktion: Sie vernichten CO2 . Über Kohlekraftwerke, Fahrzeuge und Flugzeuge stoßen wir mehr CO2 in die Luft aus, als für unseren Planeten gesund ist. Daher sollten wir wertschätzend mit unserer Umwelt, den einzelnen Bäumen und Pflanzen umgehen und möglichst viele neue pflanzen, anstatt die Urwälder abzuholzen.

Energieeinheiten