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ATP – Energieüberträger in Zellen oder in Lebewesen

Energie kann viele Zustandsformen haben: Lichtenergie, Wärmeenergie, elektrische Energie oder chemische Energie. Lebende Organismen benötigen zum Aufrechterhalt ihrer Lebensfunktionen chemische Energie. Diese wird durch bestimmte chemische Eigenschaften gespeichert und kann bei Bedarf abgerufen werden, um in Arbeit umgewandelt zu werden. Der wichtigste chemische Energiespeicher der Lebewesen ist ATP (Adenosintriphosphat).

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Methan

Methan ist die organische Verbindung mit der einfachsten Struktur. Die Moleküle sind aus einem Kohlenstoffatom und vier Wasserstoffatomen aufgebaut. Methan ist das erste Glied der homologen Reihe der Alkane.
Das Gas ist Hauptbestandteil des Erdgases und wird hauptsächlich als Energieträger verwendet. Außerdem nutzt man es als Ausgangsstoff zur Herstellung von Ammoniak, Methanol und Halogenalkanen.
Methan ist immer für eine Überraschung gut, ob es als Sumpfgas für Legenden von Irrlichtern sorgte, als schlagende Wetter den Schrecken von Bergbauarbeitern bildet oder als Methanhydrat einerseits Euphorie, andererseits Befürchtungen um unser Klima auslöst.

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Methanol – Eigenschaften und Verwendung

Methanol ist der einfachste organische Alkohol. Er ist flüssig, brennbar und verdunstet leicht. Dieser im Gegensatz zu seinem nahen Verwandten Ethanol äußerst giftige Stoff löst sich leicht in Wasser und Ether, schlecht hingegen lösen sich Fette und Öle in ihm. In der Natur kommt Methanol in wenigen Pflanzen, und dann auch nur in sehr kleinen Mengen vor. Die Wirkungen auf den Menschen sind vielfältig und bereits in kleinen Dosen gefährlich. Methanol findet größtenteils als Syntheserohstoff in der Chemischen Industrie Anwendung. Ein geringerer Anteil wird auch als Energieträger verwendet.

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Energiearten: Primärenergie, Sekundäreneergie, Nutzenergie

Energieträger, die in der Natur vorhanden sind, nennt man Primärenergieträger, die in ihnen gespeicherte Energie ist die Primärenergie. Primärenergie wird häufig vor der Nutzung durch den Menschen in andere Formen umgewandelt, die sich besser transportieren, verteilen, lagern und umwandeln lassen. Diese Zwischenstufe nennt man Sekundärenergie, die betreffenden Energieträger Sekundärenergieträger. Unter Nutzenergie versteht man die Energie, die vom Menschen unmittelbar genutzt wird.

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Energieformen und Energieträger

Energie kann in unterschiedlichen Formen existieren. Wichtige Energieformen sind die chemische Energie, die innere Energie, die Kernenergie, die potenzielle und die kinetische Energie sowie die Energie, die in elektrischen und magnetischen Feldern gespeichert ist (Lichtenergie, elektrische Energie, magnetische Energie), und diejenige, die in Gravitationsfeldern gespeichert ist (Feldenergie).
Objekte, die Energie besitzen, nennt man Energieträger oder Energiequellen. Zu solchen Energieträgern oder Energiequellen gehören Kraftstoffe und Heizstoffe ebenso wie die Nahrung, fließendes und angestautes Wasser, Batterien oder aufgeladene Kondensatoren. Als Energiequellen betrachtet man auch Solarzellen und Sonnenkollektoren, die Sonne und andere Sterne oder spaltbare Stoffe wie Uran oder Plutonium.

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Energie und Energieerhaltung

Energie ist die Fähigkeit, mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder Licht auszustrahlen.

Formelzeichen:
Einheit:
E
ein Joule (1 J)


Die Energie ist eine Zustandsgröße und in abgeschlossenen Systemen eine Erhaltungsgröße. Für sie gilt der Energieerhaltuntgssatz.

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Nachwachsende Rohstoffe

Wenn man die Zeitung liest, wird man fast täglich etwas über das Thema der knapp werdenden fossilen Rohstoffe finden können. Die wichtigste Frage ist wohl: Wie wird unsere Energieversorgung in einigen Jahren aussehen? Eine gute Alternative zu den begrenzt vorkommenden fossilen Rohstoffressourcen bieten die nachwachsenden Rohstoffe. Da sie landwirtschaftlich angebaut werden, stehen sie im Prinzip immer wieder zur Verfügung.

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Anwendungen von Redoxreaktionen

In allen Bereichen unseres Lebens begegnen wir Redoxreaktionen. Das fängt in den Organismen an, in denen Redoxreaktionen die Grundlage des Lebens darstellen, so handelt es sich beispielsweise bei der Atmung und der Fotosynthese um Redoxprozesse.
In der Industrie beruht die Herstellung vieler Produkte wie Schwefelsäure, Ammoniak und Salpetersäure oder verschiedenster organischer Stoffe auf Redoxreaktionen.
Zur Energiegewinnung werden fossile Energieträger verbrannt, d. h. sie werden oxidiert, wobei Luftsauerstoff reduziert wird.
Wichtige Reaktionen zur Gewinnung von Metallen, in der Lebensmittelindustrie oder in der chemischen Analytik sind ebenfalls Redoxreaktionen.

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Niedrigenergiehaus

Für die Versorgung eines Wohnhauses mit Strom, Warmwasser und Heizung ist ein beachtlicher Energieaufwand erforderlich. Häuser, bei denen aufgrund der Bauweise der Energieeinsatz je Quadratmeter Wohnfläche besonders niedrig ist, bezeichnet man als Niedrigenergiehäuser. Kennzeichnend für solche Häuser ist eine gute Wärmedämmung und eine intelligente Nutzung erneuerbarer Energieträger, insbesondere der Sonnenenergie. Neben Niedrigenergiehäusern gibt es auch Passivhäuser und Null-Energie-Häuser.

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Weltwirtschaft und Ökologie

Die Globalisierung führt zur zunehmenden internationalen Verflechtung aller Bereiche des Lebens. Diese Intensivierung der globalen Beziehungen z. B. in Kommunikation, Wirtschaft, Politik, Kultur und Umwelt vollzieht sich auf unterschiedlichen Ebenen und umfasst Individuen, Gesellschaften, Institutionen und Staaten.
Die Umwelt ist von der ökonomischen Theorie lange Zeit kaum beachtet und als freies Gut behandelt worden, das zu einem Preis von Null genutzt werden kann und damit nicht Gegenstand des Wirtschaftens ist. Seit Beginn der Zivilisation haben Menschen in den ökologischen Kreislauf eingegriffen und diesen oft dauerhaft geschädigt. Beispiele sind die Abholzung und folgende Versteppung großer Teile des Mittelmeerraumes durch die Römer vor bereits 2000 Jahren. Inzwischen hat man eingesehen, dass die Umwelt kein freies Gut mehr ist.

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