Mechanik
Arbeit, Energie und Leistung
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Energieumwandlungen begegnen dir jeden Tag. Doch was genau bedeutet es eigentlich, wenn Energie umgewandelt wird und was ist eine Energiekette? Das erfährst du in unserem Beitrag und im Video .

Energieumwandlung einfach erklärt 

Die Energieumwandlung ist ein Vorgang, bei dem Energie von einer Energieform in die andere umgewandelt wird. Aus dem Alltag kennst du auch Energieumwandlungen, wie beispielsweise:

  • Umwandlung elektrischer Energie in Bewegungsenergie, wenn du die Waschmaschine anmachst. Dabei wird der Strom aus der Steckdose in eine Drehung umgewandelt.
  • Umwandlung chemischer Energie in Bewegungsenergie, wenn du laufen gehst. Dein Körper nutzt die Energie deines vorherigen Mittagessens, um die Muskeln zu bewegen.

In der Realität finden viele Energieumwandlungen direkt hintereinander statt. Beispielsweise ist das in Kraftwerken der Fall, wenn Kohle verbrannt, und zu thermischer Energie wird. Der daraus entstehende Wasserdampf setzt eine Turbine in Bewegung. Es finden also mehrere Energieumwandlungen hintereinander statt. Du sprichst dann von einer Energieumwandlungskette.

Jedoch kann eine Form der Energie nie komplett in eine andere Form der Energie umgewandelt werden. Oft wird ein Teil seiner Energie durch Vorgänge wie Reibung in eine nicht nutzbare Energieform wie Wärme umgewandelt (= Verlustenergie). 

Energieumwandlungskette

In der Physik kannst du Energieumwandlungen übersichtlich aufschreiben. Das machst du mit der sogenannten Energieumwandlungskette

Betrachten wir folgendes Beispiel zur Energieumwandlungskette, um deine Schreibtischlampe zum Leuchten zu bringen. Damit sie leuchten kann, benötigt sie nämlich Strom. 

Stammt der Strom aus einem Kohlekraftwerk , so wird durch die Verbrennung von Kohle die chemische Energie der Kohle in Wärme umgewandelt. Die Wärme, du sagst auch thermische Energie, bringt Wasser in einem Kessel zum Kochen — es entsteht Wasserdampf. Der Dampf bringt dann eine Turbine in Bewegung, woraufhin ein Generator die Bewegungsenergie der Turbine in elektrische Energie umwandelt. Über Leitungen gelangt der Strom in dein Zimmer, wo die Lampe elektrische Energie in Strahlungsenergie des Lichts verwertet. 

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Energieumwandlungskette

Um den Prozess zu veranschaulichen, kannst du den Energiefluss in ein Energieflussdiagramm  überführen. In ihm erkennst du auf einen Blick alle Elemente der Energieumwandlungskette: Energieformen , Energiewandler und Verlustenergie.

Energiewandler

Energieumwandlung geschieht in Maschinen, Kraftwerken und sogar Lebewesen. Als Energiewandler bezeichnest du Systeme, welche Energie umwandeln.

Eine Solaranlage zum Beispiel wandelt die Strahlungsenergie der Sonne in die elektrische Energie des Stroms um. Die beiden Energieformen sind hier die Strahlungsenergie und die elektrische Energie — der Energiewandler ist die Solarzelle.

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Energieumwandlung Solarzelle

Energieumwandlung Beispiele

Bei fast jeder Energienutzung wird Energie umgewandelt. Die ursprüngliche Energieform nennst du dabei Primärenergie. Als Sekundärenergie bezeichnest du die Energieform, die bei der Umwandlung herauskommt. Die Energie, die am Ende deinem Zweck dient, wird Nutzenergie genannt. 

Weil die Energiewandlung bei elektrischer Energie meist am einfachsten ist, tritt sie in unserem Alltag am häufigsten auf. Das zeigt auch die Tabelle mit Beispielen der Energieumwandlung.

Primärenergie Energiewandler Sekundärenergie
elektrische Energie Elektroherd thermische Energie
elektrische Energie Elektromotor Bewegungsenergie
elektrische Energie Lampe Strahlungsenergie
Bewegungsenergie Wasserkraftwerk elektrische Energie
chemische Energie Kohlekraftwerk elektrische Energie
Bewegungsenergie Windkraftwerk elektrische Energie
Strahlungsenergie Solarzelle elektrische Energie
chemische Energie Mensch Bewegungsenergie
Strahlungsenergie Pflanze chemische Energie

Verlustenergie und Wirkungsgrad

Weil Energie nie vollständig in eine einzige Energieform umgewandelt werden kann, tritt stets Verlustenergie auf. Je geringer sie ausfällt, desto größer ist der Wirkungsgrad eines Energiewandlers. Was genau der Wirkungsgrad ist und wie du ihn bestimmst, erfährst du in unserem passenden Video .

Zum Video: Wirkungsgrad
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