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Die Energie Für die Verrichtung jeder physikalischen Arbeit ist immer ein gewisses Maß an Energie erforder- lich. Die Energie stellt die Menge der Arbeit dar, die ein physikalisches System ausführen kann. Somit ist die Energie das Potential dieses physikalischen Systems, Arbeit zu verrichten. In einem geschlossenen System - auf das also keine Kräfte von außen einwirken - bleibt die Energie theoretisch konstant (Energieerhaltungssatz). Bei reellen physikalischen Abläufen geht aber praktisch stets ein Teil der Energie verloren (durch Reibungskräfte, Luftwiderstand u.a.). In einem nicht geschlossenen (offenen) System hingegen kann sich der Energieinhalt - durch Abgabe oder Eintrag von Arbeit - immer verändern. Diese besondere Eigenschaft von offenen Systemen kann für technische Anwendungen sinnvoll genutzt werden. Es gibt verschiedene Energieformen: mechanische Energie (potentielle oder kinetische Energie), thermische Energie, elektrische Energie, chemische Energie, Strahlungs- und Atomenergie u.a. Die kinetische Energie: E = m v2 / 2 Die potentielle Energie: E = m g h Aus den Formeln ist ersichtlich, dass die mechanische Energie eine lineare Funktion der Masse darstellt, und dass sie somit direkt von der Dichte des energetischen Mediums abhängt. Wenn man diese zwei Energieformen gleichsetzt, ergibt sich die wichtige Formel: h = v2 / 2g Die Energie von komprimierten Gasen: E = p Vol ist auch eine Form der potentiellen Energie. Die Energie hat die gleiche Maßeinheit wie die Arbeit: 1 Joule(J) = 1 Newton(N) x 1 Meter(m). Also kann die Energie auch als Aktion einer Kraft auf einer Strecke definiert werden: E = F d In praktischen Fällen gibt es oft variable Kräfte, die entlang einer Strecke wirken. Neben der Translationsbewegung spielt auch die Rotation eine wichtige Rolle in der Technik. Die Leistung stellt den Energiebedarf pro Zeiteinheit dar: 1 Watt(W) = 1 J / 1 sec. In der Elektrotechnik wird die Leistung üblich in Kilowatt(kW) angegeben. Die Energie ergibt sich in diesem Fall als kW x Stunden = kWh. The Energy For the performance of any kind of physical work a certain amount of energy is always required. The energy represents the quantity of work, which a physical system is capable to execute. Thus the energy is the potential of this physical system to perform a certain amount of work. In a closed system - on that consequently don’t act any forces from outside - there is notionally a constant amount of energy (Law of energy conservation). But in the case of real physical pro- cesses a part of the energy is practically ever lost through frictional forces, air resistance, et al. On the other hand in a non-closed (open) system the content of energy can be always altered through introduction or extraction of work. This special property of open physical systems can be used in a rational way for technical applications. There are diverse forms of energy: mechanical energy (potential or kinetical energy), thermic energy, electrical energy, chemical energy, radiation energy, nuclear energy etc. The kinetical energy: E = m v2 / 2 The potential energy: E = m g h The relations show evidently that the mechanic energy represents a linear function of the mass, and that it depends this way directly on the density of the energetic medium. If we equate this two forms of energy, there results the important formula: h = v2 / 2g The energy of compressed gaseous stuffs: E = p Vol is also a form of the potential energy. The energy has the same measure unit as the work: 1 Joule(J) = 1 Newton(N) x 1 meter(m). Thus the energy can also be defined as the action of a force on a certain distance: E = F d In practical cases there can be found often variable forces, which are acting along a stretch. In addition to the translation there is also the rotation that plays an important role in technics. The power represents the need of energy in the unit of time: 1 Watt(W) = 1 J / 1 sec. In electrotechnics the power is usually counted in Kilowatt(kW). In this case the energy will be the product: kW x hours = kWh. |