Der Begriff der Energie hat in der neueren Physik eine ganz bestimmte
Bedeutung angenommen. Wir können +Energie+ kurz definieren als
+Arbeitsleistung+ oder +Arbeitsfähigkeit+. Die Vorgänge oder Zustände
körperlicher Systeme werden also betrachtet unter dem Gesichtspunkt,
ob und welcherlei Arbeit sie leisten oder zu leisten imstande sind
und aus welcherlei Arbeitsleistungen sie resultieren. Diese Arbeit
kann sehr verschiedener Art sein, und je nach ihr unterscheiden wir
eine größere Anzahl von +Energieformen+ durch eigene Benennungen. Zahl
und Einteilung der Energieformen sind freilich bis zu einem gewissen
Grade willkürlich, aber alle Energieformen, die wir kennen oder die
wir aufstellen wollen, unterliegen einer Scheidung in zwei Gruppen,
je nachdem sie Arbeit selbst, d. h. +kinetische Energie+ (Energie der
Bewegung), oder Arbeitsfähigkeit, d. h. +potentielle Energie+ (Energie
der Lage) repräsentieren.
Daß jedem +bewegten+ System ein gewisser Energiewert zukommt, ist ohne
weiteres verständlich, denn die Bewegung eines materiellen Systems ist
ja direkt eine Arbeitsleistung. Daß aber auch ein +ruhendes+ System
einfach durch seine Lage einen bestimmten Energiewert repräsentieren
kann, mag uns das Beispiel der Gravitationsenergie zeigen. Befindet
sich ein Stein in labiler Gleichgewichtslage auf der Mauerkante eines
Turmes und wird er durch einen minimalen Anstoß ins Wanken gebracht, so
fällt er zur Erde. Dabei leistet er eine Arbeit, die in Bewegung und
Wärme zum Ausdruck kommt und deren Größe ganz von seiner Lage abhängig
ist. Er leistet mehr Arbeit, wenn er aus größerer, weniger, wenn er
aus geringerer Höhe herabfällt. Seine Lage, in diesem Beispiel seine
Entfernung vom Erdmittelpunkt, repräsentiert einen ganz bestimmten
Arbeitswert und kann jeden Augenblick, wenn die äußeren Bedingungen
hergestellt sind, direkt zur Arbeitsleistung benutzt werden. Der
Stein enthält also in der betreffenden Lage Energie in potentia oder
+potentielle Energie+.
Beide Arten von Energie, +kinetische+ (aktuelle, Energie der Bewegung)
sowohl wie +potentielle+ (Spannkraft, Energie der Lage) finden wir
in den verschiedensten Gewändern. Es ist vielleicht zweckmäßig,
einen kurzen Blick zu werfen auf einige Beispiele der wichtigeren
Energieformen, die wir in den Vorgängen und Zuständen der Körperwelt
unterscheiden können.
+Beispiele von Energieformen+:
1. Chemische Energie.
2. Kohäsionsenergie.
3. Osmotische Energie.
4. Energie der Wärme.
5. Mechanische Energie.
6. Gravitationsenergie.
7. Energie des Lichts.
8. Energie der Elektrizität.
9. Energie des Magnetismus.
Die Naturwissenschaft stellt sich die Körperwelt zusammengesetzt vor
aus außerordentlich kleinen Teilchen und nennt diejenigen Teilchen,
die nicht mehr geteilt werden können, ohne ihre Eigenschaften zu
verändern, „+Moleküle+“, diejenigen, welche die Moleküle zusammensetzen
und früher als überhaupt nicht weiter teilbar galten, „+Atome+“. Von
dieser Vorstellung aus verstehen wir unter „+chemischer Energie+“
diejenige Energieform, die in der gegenseitigen Anziehung der Atome
zum Ausdruck kommt. Die chemische Energie ist potentiell, soweit
die Atome ungebundene Affinitäten haben und keine Gelegenheit,
einander zu fesseln: sie wird aktuell im Moment, wo eine Verbindung
zwischen zwei Atomen erfolgt. Werden einerseits die Atome durch die
chemische Energie zu Molekülen vereinigt, so ist es anderseits die
+Kohäsionsenergie+, welche die Moleküle untereinander zu großen
Körpermassen vereinigt. Auch die Kohäsionsenergie kann als potentielle
und kinetische Energie auftreten, ganz analog der chemischen. Als
+osmotische Energie+ bezeichnet man die Energie, welche durch die
Bewegung der Moleküle in Flüssigkeiten oder Gasen repräsentiert
wird und welche der gegenseitigen Durchdringung und Mischung von
Flüssigkeiten und Gasen, d. h. den Diffusionsvorgängen, zugrunde
liegt. Da sie in einer Bewegung und Wanderung der Moleküle besteht,
ist sie kinetische Energie. Ebenfalls eine kinetische Energieform ist
die +Energie der Wärme+, die in einer fortschreitenden Bewegung der
Moleküle besteht. Nach den besonders von ~Clausius~ entwickelten
Vorstellungen sind beispielsweise in einer Flüssigkeit oder in einem
Gase die Moleküle in um so intensiverer Bewegung begriffen, je höher
die Temperatur ist. Dabei stoßen sie fortwährend aneinander an, prallen
wieder ab etc., so daß ein Gewimmel entsteht, das man passend durch
den Vergleich mit einem Mückenschwarm anschaulich zu machen gesucht
hat. Aber auch die Atome innerhalb eines Moleküls sind in fortwährenden
Schwingungen begriffen, nur daß dieselben hier immer um beständige
Gleichgewichtslagen sich bewegen. Man spricht daher in diesem Falle
von „+intramolekularer Wärme+“. Die groben Bewegungen der großen
Körpermassen, die durch Zug, Druck, Stoß etc. veranlaßt werden, sind
als +mechanische Energie+ bezeichnet worden. Die gegenseitige Anziehung
der großen Massen, die Anziehung von Sonne und Erde, von Erde und Mond,
die Anziehung, die den hochgeworfenen Stein zwingt, wieder auf die
Erde zurückzukehren, ist +die Energie der Schwere oder die Energie der
Gravitation+. Auch sie kann potentiell sein wie im oben angeführten
Beispiel, wenn der Stein in einiger Höhe über dem Erdboden liegt,
aber sie wird aktuell, wenn der Stein fällt. Das Verhältnis ist immer
dasselbe, wie zwischen den Atomen, so auch zwischen den Molekülen, so
auch zwischen den großen Massen. Ferner sei genannt die +Energie des
Lichts+ als diejenige aktuelle Energie, welche die Lichtschwingungen
repräsentieren, dann die +elektrische Energie+, die als kinetische
Energie in der Form des elektrischen Stromes, als potentielle Energie
in der Form der statischen Elektrizität auftritt, und endlich der
+Magnetismus+, der ebenfalls sowohl als kinetische wie als potentielle
Energieform auftreten kann.
Ueber das Verhältnis und die Beziehungen mancher von diesen
Energieformen zueinander ist bisher noch nicht genügend Klarheit
verbreitet worden. Wenn es als zweckmäßig erscheinen sollte, so wäre
es durchaus berechtigt, noch mehr Energieformen zu unterscheiden oder
einige der bekannten miteinander zu einer Form zu vereinigen, denn
diese sämtlichen Unterscheidungen, daran müssen wir uns immer wieder
erinnern, haben nur methodischen Wert und sind lediglich zu dem Zweck
getroffen, bestimmte Bezeichnungen für bestimmt charakterisierte
Arbeitsleistungen oder Arbeitsfähigkeiten zu gewinnen, die wir in
der Welt beobachten. Es wäre verkehrt, wollte man die verschiedenen
Energieformen als ebensoviele verschiedenartige, selbständige und
unveränderliche Tätigkeiten oder Fähigkeiten einer hypothetischen
Materie betrachten. Wie falsch das wäre, zeigt uns am besten die
Tatsache, daß sich eine Energieform in die andere verwandeln läßt und
in der Natur fortwährend verwandelt wird.