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Die thermische Energie eines Körpers ist die Summe der Energien aller seiner Teilchen.

Die thermische Energie ist eine spezielle Energieform. Sie wird manchmal auch als innere Energie bezeichnet.

In einem abgeschlossenen System ist die Änderung der thermischen (inneren) Energie verbunden mit der Zufuhr oder Abgabe von Wärme und dem Verrichten mechanischer Arbeit.

$\begin{array}{l}\Delta E_{\text{therm}}=W+Q\\ \Delta E_{\text{therm}}\text{ Änderung der thermischen Energie}\\ W\text{ verrichtete mechanische Arbeit}\\ Q\text{ zugeführte oder abgegebene Wärme}\end{array}$

Der 1. Hauptsatz der Wärmelehre ist der Energieerhaltungssatz für thermische Vorgänge.

* 24. 5. 1686 Danzig
† 16. 9. 1736 Den Haag
Er war ein deutscher Physiker und Instrumentenbauer, lebte aber viele Jahre in England und Holland als Hersteller meteorologischer Instrumente, verbesserte viele Geräte und führte die nach ihm benannte Thermometerskala ein.

Als Triebwerk bezeichnet man bei einem Flugzeug alle Bauteile, die dem Antrieb dienen. Je nach Art der Antriebsmaschine unterscheidet man zwischen Kolben- und Turbinentriebwerken, nach Art der Vortriebserzeugung zwischen Luftschrauben- und Strahltriebwerken. Im militärischen Bereich werden auch Raketentriebwerke eingesetzt. Bei allen Arten von Flugzeugtriebwerken handelt es sich um Wärmekraftmaschinen.

Gasturbinen werden wie Dampfturbinen zum Antrieb von Generatoren verwendet. Sie werden meist mit Erdgas betrieben, wobei als Antriebsmittel ein Gemisch aus Luft und Verbrennungsgasen dient. Gasturbinen werden heute häufig in Kombination mit Dampfturbinen in Wärmekraftwerken eingesetzt.

* 6. 12. 1778 Saint-Léonard-de-Noblat (bei Limoges)
† 9. 5. 1850 Paris
Er war ein französischer Naturwissenschaftler, der sich vor allem mit chemischen, aber auch mit physikalischen Problemen beschäftigte. Sein Hauptarbeitsgebiet in der Physik war die Wärmelehre, insbesondere die Gastheorie.
Er fomulierte 1802 das nach ihm benannte Gasgesetz.

Unter der Bedingung, dass das Volumen eines Gases konstant ist und sich das Gas wie das ideale Gas verhält, gilt:

Je höher die Temperatur eines Gases ist, desto größer ist der Druck in ihm.

$\begin{array}{l}p~T\text{ oder}\\ \frac{p_1}{T_1}=\frac{p_2}{T_2}=\text{ konstant}\end{array}$

Das Gesetz wurde erstmals von dem französischen Naturwissenschaftler GUILLAUME AMONTONS (1663-1705) formuliert.

Unter der Bedingung, dass die Temperatur eines Gases konstant ist und sich das Gas wie das ideale Gas verhält, gilt:

Je kleiner das Volumen eines Gases ist, desto größer ist der Druck in ihm.

$\begin{array}{l}p~\frac{1}{V}\text{ oder}\\ p_1\cdot V_1=p_2\cdot V_2=\text{ konstant}\end{array}$

Dieses Gesetz wurde erstmals 1662 von dem britischen Chemiker und Physiker ROBERT BOYLE (1627-1691) und, unabhängig davon, einige Jahre später von dem französischen Forscher EDME MARIOTTE (um 1620-1684) formuliert.

Unter der Bedingung, dass der Druck in einem Gas konstant ist und sich das Gas wie das ideale Gas verhält, gilt:

Je höher die Temperatur eines Gases ist, desto größer ist sein Volumen.

$\begin{array}{l}V~T\text{ oder}\\ \frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}=\text{ konstant}\end{array}$

Dieses Gesetz wurde erstmals 1802 von dem französischen Chemiker und Physiker JOSEPH LOUIS GAY-LUSSAC (1778-1850) formuliert.

Unter der Bedingung, dass keine Änderung des Aggregatzustandes erfolgt, gilt für die einem Körper zugeführte oder von ihm abgegebene Wärme:

$\begin{array}{l}Q=m\cdot c\cdot \Delta \vartheta \text{ bzw}\text{. }Q=m\cdot c\cdot \Delta T\\ c\text{ spezifische Wärmekapazität}\\ m\text{ Masse des Körpers}\\ \Delta \vartheta \text{, }\Delta T\text{ Temperaturänderung des Körpers}\end{array}$
 

Der Heißluftmotormotor, nach seinem Erfinder ROBERT STIRLING (1790-1879) auch als Stirlingmotor bezeichnet, ist ein Motor, der mit Heißluft betrieben wird. Heißluftmotoren werden nur für spezielle Zwecke genutzt, z. B. bei Solaranlagen.

* 26. 06. 1824 Belfast
† 17. 12. 1907 Netherhall (Largs bei Glasgow)
Er war ein irisch-schottischer Physiker und führte die absolute Temperaturskala ein. Die Einheit der absoluten Temperatur, das Kelvin, ist nach ihm benannt. Darüber hinaus beschäftigte er sich mit elektrischen Schwingungen und mit der Telegrafie und führte technisch wichtige Untersuchungen zu Leitungsvorgängen in Kabeln durch.

Aufgrund der natürlichen Radioaktivität sowie der künstlichen Radioaktivität sind wir alle ständig einer gewissen Strahlenbelastung ausgesetzt. Diese Strahlenbelastung ist nicht überall gleich groß, sie hängt von dem konkreten Umfeld ab. Die durchschnittliche Gesamtbelastung beträgt in Deutschland etwa 4 mSv/Jahr. Diese „normale“ Strahlenbelastung hat keine gesundheitlichen Folgen. Trotzdem sollte stets der Grundsatz gelten:

Die radioaktive Strahlung, der man sich aussetzt, sollte so gering wie möglich sein.

* 22. 2. 1902 Boppard
† 22. 4. 1980 Mainz
Er war ein deutscher Physikochemiker, der gemeinsam mit OTTO HAHN (1879-1968), dessen Mitarbeiter er seit 1929 war, die Kernspaltung entdeckte. Darüber hinaus erbrachte er wichtige Arbeiten auf dem Gebiet der Kernchemie und der geologischen Altersbestimmung mit radiologischen Methoden.

* 14. 02. 1869 Glencorse   
† 15. 11. 1959 Carlops bei Edinburgh

Er war ein schottischer Meteorologe und Physiker, der vor allem durch eine Erfindung weltberühmt wurde: 1911 konstruierte er die nach ihm benannte Nebelkammer zum Nachweis von radioaktiver Strahlung und anderen geladenen Elementarteilchen. 1927 erhielt er dafür den Nobelpreis für Physik. Jahrzehntelang war die wilsonsche Nebelkammer nicht nur für den Nachweis, sondern auch für die Erforschung der Eigenschaften von radioaktiver Strahlung von großer Bedeutung. Heute hat sie nur noch geschichtlichen Wert.

Die Atom- und Kernphysik beschäftigt sich mit dem Aufbau von Atomen, mit Kernumwandlungen und der dabei auftretenden Strahlung. Da diese Strahlung biologische Wirkungen hat, muss stets der Strahlenschutz beachtet werden. Das gilt nicht nur bei Kernkraftwerken, sondern auch bei der Anwendung von Radionukliden in Medizin und Technik. Der Test enthält Aufgaben zu grundlegenden Kenntnisse aus dem Bereich der Atom- und Kernphysik sowie zu technischen Anwendungen.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Atom- und Kernphysik".

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

WISSENSTEST

Brennstoffzellen sind technische Anordnungen, mit deren Hilfe aus Wasserstoff und Sauerstoff elektrischer Strom erzeugt werden kann, ohne dass Umweltbelastungen auftreten. Das Prinzip wurde bereits 1839 entdeckt. Intensive Forschungen zur technischen Nutzung begannen aber erst ab etwa 1960. Gegenwärtig ist die Entwicklung leistungsfähiger Brennstoffzellen ein Schwerpunkt der technischen Forschung.

* 2. 2. 1822 Köslin
† 24. 8. 1888 Bonn
Er war ein deutscher Physiker, der als Professor in Zürich, Würzburg und Bonn tätig war. CLAUSIUS leistete wesentliche Beiträge zur Entwicklung der Thermodynamik. Insbesondere formulierte er als Erster den 2. Hauptsatz der Wärmelehre.

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

Die Energie ist eine Zustandsgröße und in abgeschlossenen Systemen eine Erhaltungsgröße.

Jede chemische Reaktion ist mit energetischen Prozessen verbunden. Für die Auslösung chemischer Reaktionen ist meist eine Aktivierungsenergie erforderlich. Bei chemischen Reaktionen selbst erfolgen mit den Stoffumwandlungen häufig auch Energieumwandlungen. Dabei wird zwischen exothermen und endothermen Reaktionen unterschieden.

Die Erde einschließlich ihrer Atmosphäre nimmt Energie auf, die von der Sonne abgestrahlt wird. Gleichzeitig gibt die Erde an den umgebenden Weltraum Energie ab. Insgesamt ist die Energiebilanz der Erde ausgeglichen: Die von der Erde aufgenommene und die von ihr abgegebene Energie ist gleich groß.

Die Sonne ist die natürliche und wichtigste Energiequelle der Erde. Fast alle Energie auf der Erde ist letztendlich umgewandelte Sonnenenergie. In Erdentfernung trifft in jeder Sekunde eine Energie von 1,36 kJ senkrecht auf einen Quadratmeter.

Bei allen Energieumwandlungen und -übertragungen treten Energieverluste auf. Der Anteil der nutzbaren Energie verringert sich. Allgemein gilt das Gesetz über die Energieentwertung:

Bei allen Vorgängen in Natur und Technik entsteht thermische Energie. Diese kann der Umgebung von allein weder entzogen noch nutzbar gemacht werden.
Die ursprünglich vorhandene Energie wird beim Betrieb von Maschinen, Geräten und Anlagen entwertet.

In einem abgeschlossenen System ist die Summe aller Energien konstant. Die Gesamtenergie bleibt erhalten. Es gilt:

$\begin{array}{l}E=E_1+E_2+\mathrm{...}\text{ + }{E}_n\\ \text{oder}\\ \Delta E=0\\ E\text{ Gesamtenergie}\\ E_1,E_2,\mathrm{...}\text{ Energien in den verschiedenen }\\ \text{ Energieformen}\end{array}$
 

Energie kann in unterschiedlichen Formen existieren. Wichtige Energieformen sind die chemische Energie, die thermische Energie, die Kernenergie, die potenzielle und die kinetische Energie sowie die Energie, die in elektrischen und magnetischen Feldern gespeichert ist.