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Innere Energieformen
Die inneren Energieformen werden in...:
- Thermische Energie
- Chemische Energie
- Kernenergie
... unterschieden.
Die innere Energie ist eine physikalisches System. Werden diese drei Formen zusammenaddiert, erhält man ein gesamtes System.
" Kehrt ein System nach Änderung seines Zustands - etwa durch Änderung von Druck oder Temperatur - wieder in den ursprünglichen Zustand zurück, so hat die innere Energie wieder den alten Wert."Die innere Energie ändert sich duch Abnahme und Abgabe von Wärme oder Arbeit.
1 Thermische Energie
Die thermische Energie wird auch umgangssprachlich als Wärmeenergie bezeichnet. Sie ist gespeichert in den untergeordneten Bewegungen der Atome oder Moleküle eines Stoffes und ist ein Teil der inneren Energie. Die Formel zur Übertragung darf erst dann eingesetzt werden , wenn sich der Aggregatzustand nicht verändert.
Gleichung: 
ΔQ: Änderung der Wärmeenergie in Joule
m: Masse in kg
c: die Wärmekapazität in J pro kg ·K (Kelvin)
ΔT:Temperaturänderung in Kelvin
Beispiel: " 2l Wasser sollen von 20° auf 80° erwärmt werden."Welche Wärme benötigt man?
Lösung:
gegeben ist: m=2kg=2l
c=4190 J: kg·K (von einer Tabelle)
ΔT= 80°-20°=60°
gesucht ist: ΔQ=?
Rechnung: Δ Q= m·c··ΔT
ΔQ=2 kg· 4190J:kg·K ·60K | K und kg werden weggekürzt
ΔQ=502800J
Antwort: Man benötigt 502800 J .
Aufgaben zu diesem Thema findet man auf folgender Seite:
dev.educa.ch/tools/70977/files/%C3%9Cbungen%205%20W%C3%A4rmeenergie.pdf
Damit wir aber auch die Wärmekapazität wissen,gibt es eine Tabelle dafür:
Tabelle der flüssigen Stoffe(Wärmekapazitäten)
| Material |
spez. Wärmekap. in kJ/(kg K) |
Formel |
| Ethanol |
2,428 |
C2H5OH |
| Aceton |
2,160 |
C3H6O |
| Benzol |
1,738 |
C6H6 |
| Brom |
0,266 |
|
| Essigsäure |
2,031 |
C2H4O2 |
| Glyzerin |
2,428 |
C3H8O3 |
| Maschinenöl |
1,675 |
- |
| Methanol |
2,470 |
CH3OH |
| Nitrobenzol |
1,507 |
C6H5O2N |
| Quecksilber |
0,139 |
Hg |
| Salpetersäure |
1,717 |
HNO3 |
| Schwefelsäure |
1,386 |
H2SO4 |
| Terpentinöl |
1,800 |
C10H16 |
| Trichlormethan |
0,950 |
CHCl3 |
| Wasser, bei 20 °C (siehe auch Stoffdaten Wasser) |
4,187 |
H2O |
| Wasser mit 45 % Ethylenglykol bei 20 °C (1,05 g/cm³) |
3,33 |
-
|
Wenn wir die Wärmekapazität berechnet wollen, müssen wir die Formel umstellen,sodass c alleine steht:
2 Chemische Energie
Als chemische Energie wird die Wärme bezeichnet, die während einer Reaktion freigesetzt wird.Oft meint man damit Energie,die bei einem Verbrennungsprozess freigesetzt wird,wie bei einer Verbrennung: C+O2→CO2 +Etherm wie bei einem Kohlekraftwerk: chemische Energie (Kohle)→Verbrennung→Thermische Energie→Mechanische Energie →Elektrische Energie
3 Kernenergie
Kernkraft oder Atomkraft wird die technische Energiegewinnung mittes Kernreaktionen.
wir sprechen von Kernenergie,weil die Energie aus der spaltung große Atomkerne und aus Verschmelzung kleinerer Atomkerne. Masse wird in Energie umgewandelt mithilfe von Einsteins Rlativitätstheorie, E=mc2.
3.1 Erklärung der Relativitätstheorie
3.1.1 Einsteins "These"
Einstein erklärte 1905, dass eine Stunde manchmal schneller und manchmal langsamer vergehe.Das Prinzip ist folgendes:
Wenn ein Zug mit einer Geschwindigkeit von 80 km/h fährt und eine Person in der Fahrtrichung mit
5km/h geht, dann geht die Person 80km/h+5km/h ,also 85km/h. Diesem Prinzip widersprach Einstein, denn wenn der Zug statt 80 km/h 1.080.000.000 km/h gefahren wäre,ginge die Person auch nicht 1.080.000.005 km/h, sondern weniger.
So meinte Einstein, dass bei den Passagieren im Zug weniger Zeit vergeht,als beiden Leuten,die nicht im Zug sind. Dieser Zeitunterschied ist so gering, das man ihn kaum bemerkt.
Aber duch ein anderes Beispiel wird es noch deutlicher:
Wenn man mit einer hohen Geschwindigkeit zum Mond fliegt und dort ein Jahr forschen soll,vergehen auf der Erde mehr Jahre als auf dem Mond.
Die Lichtgeschwindigkeit ist nicht schneller als alles andere auf dieser Welt, da sie 300.000 km in einer Sekunde zurücklegt.
E=mc2
Mithilfe dieser Formel wollen wir herausfinden, wie viel Energie E in einer Masse m steckt. Das Formelzeichen von Lichtenergie ist c2 und entspricht 300.000 km/h.
Aber man kann mit dieser Formel auch ausrechnen, "wie viel Masse ein Körper verliert, wenn er Energie abgibt, indem er Licht ausstrahlt".Dadurch,dass c2 eine so gewaltige Zahl ist, wird deutlich,dass auch in so kleinen Teilchen viel Energie steckt.
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