Energie existiert nicht frei im Raum. Stattdessen ist sie immer in einem physikalischen System gebunden oder wird zwischen verschiedenen Systemen ausgetauscht. Die Gesamtheit der chemischen, thermischen und Kernenergie eines physikalischen Systems heißt „innere Energie“.
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Was zählt alles zur inneren Energie?
Innere Energie ist die Energie, über die ein physikalisches System allein infolge seines inneren Zustandes verfügt. Sie umfasst die nukleare und chemische Energie sowie die thermische Energie, die sich aus der Bewegungs- und Lageenergie der einzelnen Teilchen des Systems zusammensetzt:
- Die nukleare Energie liegt in den Atomkernen. Diese bestehen aus Protonen und Neutronen, die ihrerseits aus den noch kleineren Quarks aufgebaut sind. Die nukleare Energie ist die Energie der Kräfte, die die Quarks im Inneren von Protonen und Neutronen aneinanderbindet sowie die Protonen und Neutronen im Atomkern.
- Die chemische Energie bindet Atome und Moleküle aneinander, sodass diese chemische Verbindungen bilden.
- Die thermische Energie ist die Temperatur des Systems. Sie ergibt sich aus der kinetischen und potentiellen Energie der Teilchen, also aus ihren Bewegungen und ihrer Lage im Raum relativ zueinander.
Die innere Energie ist stets auf ein System bezogen, das sich im thermodynamischen Gleichgewicht befindet. Das bedeutet, dass es nicht mit seiner Umgebung interagieren darf, weil es dabei Energie aufnehmen oder abgeben würde. Außerdem dürfen auch im Inneren des Systems keine Zustandsänderungen, etwa chemische Reaktionen, der enthaltenen Stoffe ablaufen.
Übrigens wird die innere Energie nie in absoluten Werten, sondern immer nur relativ zu einem (beliebig wählbaren) Bezugspunkt angegeben. Deshalb können, je nach Zusammenhang, einige Energieformen außer Acht gelassen werden. Wenn in Erfahrung gebracht werden soll, ob eine chemische Reaktion dem System Energie zuführt oder entzieht, genügt es beispielsweise, die chemische Energie von Ausgangsstoffen und Produkten zu vergleichen, um die Änderung zu berechnen.
Wann ändert sich die innere Energie?
Wie erwähnt sinkt die innere Energie eines Systems, wenn es mit seiner Umgebung interagiert und somit eine Arbeit verrichtet. Das ist dann der Fall, wenn es sich im Raum bewegt oder Licht beziehungsweise Wärme abgibt. Umgekehrt steigt die innere Energie, wenn an dem System Arbeit verrichtet wird, wenn also ein anderes System auf es einwirkt.
Daraus folgt, dass Energie nicht erschaffen oder vernichtet werden kann: Wann immer sich die innere Energie eines Systems erhöht, sinkt die eines anderen Systems im gleichen Maß ab. Das, was umgangssprachlich als „Energieerzeugung“ bezeichnet wird, ist demnach einfach nur ein Übergang der Energie eines Systems auf ein anderes System. Das gilt auch für Kraftwerke, etwa für ein Kohlekraftwerk, das die chemische Energie der Kohle über mehrere Zwischenschritte in elektrische Energie umwandelt, sowie für eine Solaranlage, in der die Energie der Sonnenstrahlen direkt einen Stromfluss auslöst. Die Gesamtmenge der Energie verändert sich dabei de facto nicht.
Physikalisch unterscheiden sich die verschiedenen Arten der Stromerzeugung vor allem dadurch, wie effizient die Umwandlung der inneren Energien des eingesetzten Energieträgers in elektrische Energie erfolgt. Für eine nachhaltige Energieversorgung ist hingegen die Klima- und Umweltverträglichkeit der Energieträger von größter Bedeutung. Sie müssen ohne Eingriffe in die Natur und ohne den Ausstoß von Treibhausgasen genutzt werden können.
Vegan Strom geht noch weiter: Für uns steht das Wohl der Tiere im Vordergrund. Deshalb lehnen wir nicht nur fossile und nukleare Energieträger ab, für deren Förderung ganze Landschaften zerstört werden müssen und deren Einsatz das Klima und die Umwelt direkt gefährdet. Wir verzichten auf alle Energieträger, für deren Nutzung Tiere leiden müssen, und bieten Dir nur Strom aus tierleidfreier Solarenergie, Geothermie und Gezeitenkraft an, den Du guten Gewissens nutzen kannst.
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