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

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

Ein zentraler elastischer Stoß zwischen zwei Körpern ist dadurch gekennzeichnet, dass

• nur elastischen Wechselwirkungen auftreten,
• sich die Körper nach dem Stoß mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten weiterbewegen und
• die mechanische Energie erhalten bleibt.

Für einen solchen Stoß gilt der Impulserhaltungssatz und der Energieerhaltungssatz der Mechanik.

Energiebilanz, Energieerhaltungssatz, Energieerhaltungssatz der Mechanik, Impulserhaltungssatz, Reibuntgseffekte, zentraler gerader unelastischer Stoß
Ein zentraler unelastischer Stoß zwischen zwei Körpern ist dadurch gekennzeichnet, dass

• keine elastischen Wechselwirkungen auftreten,
• sich die Körper nach dem Stoß mit einer gemeinsamen Geschwindigkeit weiterbewegen und
• ein Teil der mechanischen Energie in andere Energieformen umgewandelt wird.

Für einen solchen Stoß gilt der Impulserhaltungssatz und der allgemeine Energieerhaltungssatz, nicht aber der Energieerhaltungssatz der Mechanik.

* 12.02.1804 in Dorpat
† 10.02.1865 in Rom

Er war ein russischer Physiker deutscher Herkunft, der in St. Petersburg als Physikprofessor tätig war und sich insbesondere mit Problemen der Elektrizitätslehre beschäftigte. Er entdeckte das nach ihm benannte lenzsche Gesetz über die Richtung des Induktionsstromes.

Licht tritt mit Stoffen, durch die es hindurchtritt, in Wechselwirkung. Insbesondere kommt ist durch die Wechselwirkung von Licht mit kleinen Partikeln, Atomen und Molekülen zur Ablenkung eines Teils des Lichtes aus der geradlinigen Bahn. Diese Erscheinung wird als Streuung von Licht bezeichnet. Die Intensität des gestreuten Lichtes ist teilweise abhängig von der Wellenlänge. Eng verbunden mit der Streuung von Licht sind die verschiedenen Farben des Himmels, die man beobachten kann.
Darüber hinaus wird ein Teil des Lichtes von dem Stoff, den es durchdringt, aufgenommen (absorbiert). Wie stark diese Absorption ist, wird durch den Absorptionskoeffizienten erfasst.

Die innere Energie gibt an, wie groß die in einem abgeschlossenen System (Körper) gespeicherte Energie ist.
Formelzeichen: U
Einheit: ein Joule (1 J)
Sie ist die Gesamtenergie aller Teilchen (Atome, Moleküle) eines Körpers und setzt sich damit aus der Summe der Bewegungsenergien bei Translation, Rotation und Schwingungen, der potenziellen Energien und der Bindungsenergien zusammen.
Bei Gasen wird die innere Energie im Wesentlichen von den Bewegungsenergien der Teilchen bestimmt.

Der Begriff Entropie wurde 1865 durch den deutschen Physiker RUDOLF CLAUSIUS (1822-1888) in die Physik eingeführt. Sie ist eine Größe, mit deren Hilfe man die Irreversibilität eines Vorganges kennzeichnen kann. Von praktischer Bedeutung ist nicht der absolute Betrag der Entropie S, sondern ihre Änderung, die man folgendermaßen kennzeichnen kann:

$\begin{array}{l}\Delta S=k\cdot \ln W\text{oder}\Delta S=\frac{Q}{T}\\ k\text{BOLTZMANN-Konstante}\\ W\text{Wahrscheinlichkeit des Zustandes eines Systems}\\ Q\text{Wärme}\\ T\text{absolute Temperatur}\end{array}$

Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik ist der Energieerhaltungssatz, formuliert für thermodynamische Prozesse. Die heute bekannte mathematische Formulierung des 1. Hauptsatzes der Thermodynamik stammt von RUDOLF CLAUSIUS und wurde von ihm um 1850 so formuliert:

Die einem thermodynamischen System zugeführte Wärme ist gleich der Summe aus der Änderung der inneren Energie des Systems und der von ihm verrichteten mechanischen Arbeit.

$\begin{array}{l}\Delta U=W+Q\\ \Delta U\text{Änderung der inneren Energie}\\ \text{des Systems}\\ W\text{vom System oder am System verrrichtet}\\ \text{mechanische Arbeit (Volumenarbeit)}\\ Q\text{vom System aufgenommene oder}\\ \text{abgegebene Wärme}\\ \end{array}$

Eine andere übliche Formulierung des 1. Hauptsatzes der Thermodynamik lautet:
Es ist unmöglich, eine Perpetuum mobile 1. Art zu konstruieren.

Ein Perpetuum mobile ( das sich ständig Bewegende) ist ein uralter Traum der Menschheit. Eine Maschine zu bauen, die ohne Energiezufuhr ständig Arbeit verrichtet, ist zu verlockend. Konstruktionen von Perpetuum mobile sind schon aus dem Mittelalter bekannt. Oftmals wurde versucht durch raffinierte Anordnungen von Ungleichgewichten an Rädern oder durch unsymmetrische endlosen Ketten „immerwährende“ Antriebe zu bauen.
In der Physik wird zwischen einem Perpetuum mobile 1. Art und 2. Art unterschieden.
Mit der Entdeckung des Energieerhaltungssatzes (des 1. Hauptsatzes der Thermodynamik) und des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik wurde die wissenschaftlichen Begründung für die Unmöglichkeit eines Perpetuum mobile gegeben.
Obwohl längst wissenschaftlich begründet, gibt es auch heute immer wieder Versuche, die Funktionsfähigkeit eines Perpetuum mobile nachzuweisen.

Unter Temperaturstrahlung versteht man die elektromagnetische Strahlung, die ein Körper aufgrund seiner Temperatur an seine Umgebung abgibt. Hauptbereiche der Temperaturstrahlung sind das infrarote, das sichtbare und das ultraviolette Licht.
Bei ihrer Ausbreitung im Raum wird Temperaturstrahlung teilweise an Körpern reflektiert, teilweise durch Körper absorbiert und geht teilweise auch durch Körper hindurch.

Wärmequellen sind technische Geräte oder natürliche Objekte, die Wärme an ihre Umgebung abgeben. Die wichtigste Wärmequelle für die Entwicklung und Erhaltung des Lebens auf der Erde ist die Sonne. In der Regel muss einer Wärmequelle zunächst Energie zugeführt werden, damit sie Energie in Form von Wärme abgeben kann.
Die Leistung, die eine Wärmequelle an die Umgebung abgibt, wird als thermische Leistung bezeichnet, die man mit der Gleichung
$P=\frac{Q}{t}$
berechnen kann. Viele vom Menschen genutzte Wärmequellen werden mit Brenn- oder Heizstoffen betrieben. Dabei spielt der Heizwert der betreffenden Stoffe und die bei ihrer Verbrennung frei werdende Verbrennungswärme eine entscheidende Rolle.

ALBERT EINSTEIN formulierte in seiner berühmten Arbeit zur speziellen Relativitätstheorie im Jahre 1905: „Die Masse eines Körpers ist ein Maß für dessen Energiegehalt“. Er stellte fest, dass Masse und Energie äquivalente Größen sind und zwischen diesen Größen der fundamentale Zusammenhang $E=m\cdot c^2$ existiert. Diese Gleichung ist die Grundlage für das Verständnis der Energiefreisetzung durch Kernspaltung und Kernfusion sowie vieler weiterer physikalischer Prozesse.

In der klassischen Physik gilt für abgeschlossene Systeme neben dem Gesetz von der Erhaltung der Masse der Energieerhaltungssatz und der Impulserhaltungssatz.
Aus relativistischer Sicht ergibt sich: Aufgrund der Äquivalenz von Masse und Energie umfasst der Energieerhaltungssatz auch das Gesetz von der Erhaltung der Masse. Auch Impulserhaltungssatz und Energieerhaltungssatz sind miteinander verknüpft.

In der klassischen Physik setzt sich die Energie eines Körpers additiv aus den Energieformen zusammen, die er hat. Masse und Energie sind voneinander unabhängige Größen.
In relativistischer Betrachtungsweise spielt wegen der Äquivalenz von Masse und Energie die Masse des Körpers für die ihm zuzuordnende Energie eine wichtige Rolle. Dabei ist zwischen seiner Ruheenergie und seiner Gesamtenergie zu unterscheiden.