Sexl Physik 5 RG, Schulbuch

Kompetenzbereich: Energie / Thermodynamik* Energie aj378w In allen Lebensbereichen wird das Wort Energie gebraucht. Das Wort kommt aus dem Altgriechischen: „ energeia “ bedeutet so viel wie „Tätigsein“, „Verwirklichung“. Von einem Menschen mit „viel Energie“ wird erwartet, dass er viele Ideen ent- wickelt und umsetzt, dass er schwierige Arbeiten durchführt, und ähnliches. Ein kräftigendes Frühstück liefert uns Energie für den Tag, ein „Energy Drink“ soll uns stärken. Alle Lebewesen brauchen zur Erhaltung ihrer Lebensfunktionen, für Wachstum und Vermehrung Energie, die sie mittels chemischer Prozesse aus Stof- fen ihrer Umwelt gewinnen. Die Erschließung von Energieträgern wie Wasserkraft, Kohle und Erdöl hat unse- re heutige Zivilisation ermöglicht. Die Muskelkraft von Menschen und Nutztieren wurde durch Maschinen ersetzt. Schon vor mehr als 2000 Jahren trieben Wasser- räder Getreidemühlen an. Die Erfindung der Dampfmaschine und die Nutzung des Energieträgers Kohle führte ab der 2. Hälfte des 18. Jh. in Europa zur Industriellen Revolution und ermöglichte die Massenproduktion von Gütern. Der Übergang von einer auf Landwirtschaft und Handwerk beruhenden Gesellschaft zur Industriege- sellschaft hatte große soziale und wirtschaftliche Auswirkungen. Eine rasante in- dustrielle Entwicklung erfolgt derzeit in China und bevölkerungsreichen Ländern Südostasiens. Der Energieträger Elektrizität ist Voraussetzung für die gegenwärtige Digitalisie- rung der Informations- und Produktionsprozesse. Wir wissen, dass wir Energie sparen sollen – Erdöl, Erdgas und Kohle sind im Lauf von hunderten Millionen Jahren aus biologischen Stoffen entstanden. Ihre Vorräte sind beschränkt, ihre Nutzung für Industrie, Verkehr und Heizung beeinflusst lo- kal die Luftqualität und global das Klima. Daher sollen erneuerbare Energiequel- len verstärkt genutzt werden. Der Begriff Energie ist sowohl für physikalische Vorgänge, als auch für biologi- sche, chemische, geologische und technische Prozesse unverzichtbar. Energie tritt in verschiedenen Energieformen auf. In der Physik begegnen wir ihr z. B. als me- chanischer, elektrischer oder thermischer Energie, als Gravitations-, Kern- und Strahlungsenergie. Wegen seiner umfassenden Bedeutung können wir die Physik als Wissenschaft von der Energie bezeichnen. Besonders wichtig ist die Erkenntnis, dass Energie weder erzeugt, noch vernich- tet werden kann: bei der Umwandlung von Energie in andere Formen ändert sich ihr Gesamtbetrag nicht. Alle Vorgänge in der Natur und alle technischen Geräte gehorchen diesem Gesetz. In diesem Kapitel wird der Energiebegriff der Mechanik erarbeitet, in den folgen- den Kapiteln zur Thermodynamik wird er vertieft. Die gegenseitige Umwandlung verschiedener Energieformen ist die Grundlage des Lebens und unse- rer technischen Zivilisation. Links: In den Muskeln wird chemische Energie in mechanische Energie transformiert. Mitte: Die Bewegungsenergie der Luft wird in Windenergieanlagen in elektrische Energie umgewan- delt. Rechts: Durch Photosynthese wird Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt, dabei wird aus Wasser und Kohlenstoffdioxid energiereiche Biomasse erzeugt. * Energie: In 5 RG im Bereich „Thermodynamik“ Nur zu Prüfzwecken – Eige tum des Verlags öbv