Wiederholung: Besitzt ein Körper Energie, so hat er die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten.
·
Kinetische Energie =
Bewegungsenergie:
Ein Körper, der durch eine Kraft angestoßen wurde, besitzt, solange er sich
bewegt,
kinetische Energie.
·
potentielle Energie =
Lageenergie:
Bringt man einen Körper gegen eine wirkende Kraft längs eines Weges von
einem Ort
zu einem anderen, so ist die dafür aufgewendete Arbeit W = F*s als
potentielle Energie im Körper gespeichert.
Diese Energieformen beziehen sich immer auf einen ganzen Körper. Da Teilchen
ebenfalls -
wenn auch sehr kleine - Körper darstellen, kann man die gleichen
Tätigkeiten an ihnen verrichten.
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z.B. durch Verrichten von mechanischer Arbeit an ihnen |
· Reibung von Festkörpern
· rasches Komprimieren von Gasen z.B. in der Luftpumpe
· Quirlen von Flüssigkeiten
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z.B. durch Kontakt mit einem wärmeren Gegenstand (Wasserbad) |
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z.B. durch elektrischen Strom (Stromfluss durch Heizdraht) |
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z.B. durch Bestrahlung mit infrarotem Licht (Rotlichtlampe) |
· z.B. vom festen in den flüssigen (Reiben auf Eis) oder
· z.B. vom gasförmigen in den flüssigen Aggregatzustand (Kompression von Butangas)
Beispiel:
Bei sehr starker Kompression von Butangas wird dieses flüssig und schließlich
fest.
Folgerung: Verrichtung mechanischer Arbeit und Wärmezufuhr haben auf das "Innere" des Körpers die gleichen Auswirkungen.
Hier ändert sich bei Zufuhr von mechanischer Energie zwar nicht die ,,äußere" (makroskopische) Energie des Körpers, wohl aber die Energie seiner Teilchen (mikroskopisch):
·
die kinetische Energie der
Teilchen:
Je nach Energiezufuhr besitzen die Teilchen eines Körpers eine mehr oder weniger große mittlere Geschwindigkeit, also Bewegungsenergie!
·
die potentielle Energie der
Teilchen:
Die Energie, die ein Körper aufgrund der Bindungskräfte zwischen seinen Teilchen besitzt, heißt Bindungsenergie oder potentielle Energie.
Je nach Zustandsform eines Körpers (fest, flüssig oder gasförmig) haben seine Teilchen einen mehr oder weniger großen Abstand zueinander. Damit sind auch die wirkenden Bindungskräfte (Kohäsionskräfte), die die Teilchen zusammenhalten, verschieden groß. Wird durch Arbeitsverrichtung an den Teilchen gegen die Kohäsionskräfte gegenseitige Abstand vergrößert, so nimmt die potentielle Energie der Teilchen zu.
Wird einem Körper, egal welcher Art, Energie zugeführt, ohne dass sich seine äußere Energie ändert, so wird die kinetische und/oder potentielle Energie seiner Teilchen erhöht.
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Man legt daher fest:
Da sich die ,,Innere Energie" eines Körpers nicht nur ändert, wenn ihm Energie in Form von mechanischer Arbeit zugeführt wird, sondern auch dann, wenn der Körper in enge Berührung mit einen wärmeren Körper gerät, können wir sagen:
Es handelt sich
dabei um nichts anderes als um Energieübertragung (= Arbeitsverrichtung) im
Teilchenbereich.
Die so übertragene Energie wird mit den Symbolen DU
oder DQ
gekennzeichnet;
sie wird wie jede andere Energieform in der Einheit 1 Joule
gemessen.
[DU]
= [DQ]
= 1 J