#Energie ist ein Zustand der Materie, demzufolge eine Kraft Gelegenheit
und Fähigkeit hat, längs eines gewissen Weges zu wirken, also eine
Arbeit zu leisten.# Jede solche Energie heißt eine #Energie der Lage#
oder eine #potenzielle Energie#.
Hieher gehört die ^Energie der Schwerkraft^ oder #Gravitationsenergie#:
sie ist vorhanden, wenn ein schwerer Körper einen Abstand von einem ihn
anziehenden Körper hat; ferner die #Energie der Elastizität#; sie ist
vorhanden, wenn ein elastischer Körper eine Formveränderung erlitten hat
(eine Feder zusammengedrückt ist) und nun in die ursprüngliche Gestalt
zurückkehren will; ferner die #Energie eines Gases# (oder Dampfes), die
Energie des Magnetes, die Energie der statischen Elektrizität und die
Energie der elektrodynamischen Anziehung eines Stromteiles.
#Die potenzielle Energie wird gemessen durch das Produkt aus Kraft und
Weg# = ~P · s~. Ein Stein von 5 _kg_ Gewicht, welcher von der Erde 6 _m_
entfernt ist, hat oder repräsentiert eine Energie von 5 · 6 _kgm_. In
manchen Fällen ändert sich die Kraft wesentlich, während der Weg
zurückgelegt wird; z. B. die elastische Kraft der Feder nimmt ab, wenn
die Feder in die ursprüngliche Gestalt zurückkehrt; auch die Spannkraft
des Gases oder Dampfes nimmt bei der Ausdehnung ab. Um die Größe der
Energie zu berechnen, muß man den ganzen Weg in sehr viele kleine
Strecken zerlegen und berechnen, wie groß die Kraft am Anfang jeder
Strecke ist; dann kann man, ohne einen großen Fehler zu begehen,
annehmen, daß die Kraft längs der kleinen Strecke konstant bleibt,
demnach jede Kraft mit der zugehörigen Strecke multiplizieren und
sämtliche Produkte addieren.
Die Energie, welche ein in Bewegung befindlicher Körper besitzt, heißt
#die Bewegungsenergie, kinetische Energie oder lebendige Kraft#; auch
ein solcher Körper befindet sich in einem Zustand, demzufolge er die
Fähigkeit besitzt, eine Kraft längs eines Weges auszuüben. Wir haben
gesehen, daß eine Masse ~M~, welche die Geschwindigkeit ~v~ besitzt,
eine Kraft ~P~ längs des Weges ~s~ ausüben kann, so daß ½ ~M v² = P s~.
Es kann also auch die Energie einer bewegten Masse ausgedrückt werden
durch _kgm_, und sie wird gemessen durch das Produkt ½ ~M v²~.
Auch die Wärme ist eine Energie, da sie ein Zustand ist, vermöge dessen
ein Körper eine Kraft längs eines Weges ausüben kann. Eine Kal. liefert
425 _kgm_. Nach der mechanischen Gastheorie hat ein Gas seine
Spannkraft nur dadurch, daß die Gasmoleküle eine gewisse Geschwindigkeit
haben; da nun bei gleichem Volumen die Spannkraft von der Wärme abhängig
ist, so schließt man, daß mit zunehmender Temperatur die Geschwindigkeit
der Gasmoleküle wächst. Demgemäß kann man die ^Wärme als kinetische
Energie, als lebendige Kraft der Moleküle ansehen^. Nimmt man ferner an,
daß auch in festen und flüssigen Körpern die Moleküle nicht ruhig neben
einander liegen, sondern schwingende Bewegungen um ihre
Gleichgewichtslage machen und daß die Größe dieser Bewegungen mit
steigender Temperatur wachse, so kann man auch die Wärme eines festen
oder flüssigen Körpers als kinetische Energie, als lebendige Kraft der
schwingenden Moleküle auffassen.
Da beim Schmelzen und Sieden Wärme verbraucht wird (latente Wärme), so
kann man sich vorstellen, daß hiebei die Wärme nicht dazu verwendet
wird, um die schon vorhandene Bewegung der Moleküle zu vergrößern,
sondern um ihnen eine ganz neue Art von Bewegungen zu erteilen, etwa um
ihnen eine fortschreitende Bewegung zu erteilen beim Verdampfen. So kann
auch die latente Wärme als kinetische Energie aufgefaßt werden.
Die ^elektrische Energie^: eine elektrische Menge, welche eine gewisse
Spannkraft hat, hat eine Energie; denn sie kann dadurch, daß sie ihre
Spannkraft vermindert (etwa zur Erde abfließt), eine Arbeit leisten. Im
galvanischen Strome findet ein beständiges Fließen der Elektrizität und
damit ein beständiges Herabsinken von Elektrizität von höherer Spannung
auf niedrigere Spannung statt. Die freien Mengen ± Elektrizität, welche
an den Polen (Erregungsstellen) auftreten, stellen infolge ihres
Spannungsunterschiedes eine Energie vor. Die Energie wird gemessen durch
das Produkt aus ihrer Menge mal ihrer Spannungsdifferenz. Im
galvanischen Strome verschwindet ~pro~ 1" eine gewisse Menge Energie,
die durch das Produkt aus Menge (Stromstärke, ~Amp.~) mal
Spannungsdifferenz (~Volt~) gemessen wird. Im galvanischen Strome findet
also ein beständiges Verwandeln einer elektrischen Energie in eine
andere (mechanische, kalorische etc.) Energie statt.
^Chemische Energie^. Wenn zwei chemisch miteinander verwandte Körper, z.
B. Kohle und Sauerstoff sich verbinden, entwickeln sie Wärme, bringen
also eine andere Energie hervor. Man mißt die chemische Energie durch
den Betrag, der bei der chemischen Verbindung zum Vorschein kommenden
Wärmemenge, also durch Kalorien und kann sie, da 1 Kal. = 425 _kgm_ ist,
auch durch _kgm_ messen. Da etwa 1 _kg_ Wasserstoff, wenn es sich mit
der entsprechenden Menge (8 _kg_) Sauerstoff verbindet, 34 197 Kal.
erzeugt, diese aber 34 179 · 425 _kgm_ = 14 526 000 _kgm_ äquivalent
sind, so repräsentiert das System ~H₂ | O~ eine chemische Energie von
14 526 000 _kgm_ für 1 _kg_ Wasserstoff. Will man umgekehrt 9 _kg_
Wasser wieder in ~H₂~ und ~O~ zerlegen, also die chemische Energie
herstellen, so ist hiezu ein Aufwand von 14 526 000 _kgm_ Energie
notwendig. Allgemein: #Jede chemische Änderung ist mit Energieänderung
verbunden, meistens thermischer, oft auch elektrischer Art.#
Die Energie der ^strahlenden Wärme^, etwa der Sonnenwärme. In den Licht-
und Wärmestrahlen überträgt sich die Wärmeenergie der Sonne zu uns. Die
Sonne strahlt Wärme aus (jedes _qm_ Sonnenoberfläche zka. 20 000 Kal.
~pro~ 1 Sek.) und verliert dadurch Wärme; treffen die Sonnenstrahlen auf
die Erdoberfläche, so wird die Wärme wieder frei, zka. 4 kl. Kal pro 1
_qcm_ in 1 Min.