Energie bleibt erhalten — Physik, 11–13 Jahre
Energie kann zwischen Gegenständen übertragen werden und ihre Form ändern, aber sie entsteht nicht aus dem Nichts und verschwindet nicht. Wenn man alle Formen vorher und nachher betrachtet, erkennt man, wohin sie ging, auch wenn ein Teil zu Wärmeenergie wurde.
Energie wechselt die Form
Mit Energie beschreibt man, was Veränderungen bewirken kann. Sie kann in einer gespannten Feder gespeichert, von fließendem Wasser getragen oder als Licht und Schall abgegeben werden. Die Form ändert sich, aber die Gesamtmenge bleibt in einem abgeschlossenen System gleich.
Warum Energie bilanzieren?
Eine Maschine scheint Energie zu verschwenden, wenn sie langsamer wird oder warm wird. Die Erhaltung stellt eine bessere Frage: In welche Formen hat sich die Energie verwandelt? Die Idee entstand aus Experimenten, die Bewegung, Erwärmung, Elektrizität und chemische Veränderungen verbanden.
Ein fallender Ball
Eine Kugel mit 1 kg wird 5 m über dem Boden gehalten. Ihre Lageenergie beträgt ungefähr 50 J. Schritt 1: Vor dem Loslassen hat sie 50 J Lageenergie und 0 J Bewegungsenergie. Schritt 2: Kurz vor dem Aufprall sind es etwa 0 J Lageenergie und 50 J Bewegungsenergie. Schritt 3: Luftwiderstand wandelt einen Teil in Wärmeenergie um.
Energie ist nicht verschwunden
Das Wort „verloren“ klingt, als wäre Energie verschwunden. Das ist verständlich, wenn ein Gerät weniger nützlich wird, aber in der Physik zählen auch Erwärmung, Schall und Bewegungen der Umgebung. Energie kann sich verteilen und schwer nutzbar werden, ist aber nicht zerstört.
Geräte effizient machen
Ingenieurinnen und Ingenieure nutzen Energiebilanzen, um Fahrräder, Autos, Lampen und Heizungen zu verbessern. Energie kann nicht verschwinden, aber unerwünschte Übertragungen lassen sich verringern, etwa Wärme durch Reibung. Ein effizientes Gerät nutzt mehr der Eingangsenergie für die gewünschte Aufgabe.
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