Energie

Die Energie (von griech. εν en „innen“ und ἔργον ergon „Wirken“) ist eine fundamentale physikalische Größe, die in allen Teilgebieten der Physik sowie in der Technik, der Chemie, der Biologie und der Wirtschaft eine zentrale Rolle spielt. Ihre SI-Einheit ist das Joule. Energie ist diejenige Größe, die aufgrund der Zeitinvarianz der Naturgesetze erhalten bleibt, das heißt, die Gesamtenergie eines abgeschlossenen Systems kann weder vermehrt noch vermindert werden (Energieerhaltungssatz). Viele einführende Texte definieren Energie in anschaulicher, allerdings nicht allgemeingültiger Form als Fähigkeit, Arbeit zu verrichten.

Energie ist nötig, um einen Körper entgegen einer Kraft zu bewegen, um eine Substanz zu erwärmen, um elektrischen Strom fließen zu lassen oder um elektromagnetische Wellen abzustrahlen. Pflanzen, Tiere und Menschen benötigen Energie, um leben zu können. Energie benötigt man auch für jegliche wirtschaftliche Produktion.

Energie kann in verschiedenen Energieformen vorkommen. Hierzu gehören beispielsweise potentielle Energie, kinetische Energie, chemische Energie oder thermische Energie. Energie lässt sich von einer in die andere Form umwandeln, jedoch setzt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik dafür prinzipielle Grenzen: thermische Energie ist nur eingeschränkt in andere Energieformen umwandelbar und zwischen Systemen übertragbar.

Durch die hamiltonschen Bewegungsgleichungen und die Schrödingergleichung bestimmt Energie die zeitliche Entwicklung physikalischer Systeme. Gemäß der Relativitätstheorie – und der praktischen Erfahrung mit z. B. kernphysikalischen Vorgängen – sind Energie und Masse durch die Formel E = mc² verknüpft.

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