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Das Energieerhaltungsgesetz ist ein wichtiges physikalisches Gesetz. Grundsätzlich heißt es, dass sich die Gesamtenergiemenge nicht ändert, während sich Energie von einer Art in eine andere verwandeln kann. Dieses Gesetz gilt nur für geschlossene Systeme, dh Systeme, die keine Energie mit ihrer Umgebung austauschen können. Das Universum ist zum Beispiel ein geschlossenes System, während eine langsam abkühlende Kaffeetasse auf einer Arbeitsplatte nicht steht.
Systeme
Wenn ein System Energie mit seiner Umgebung austauschen kann, ist es kein geschlossenes System, und es wird keine Energie gespart. Die Erde zum Beispiel ist kein geschlossenes System, weil sie sowohl Sonnenwärme aufnehmen als auch Wärme in den Weltraum abgeben kann. Da es sich um ein offenes System handelt, kann sich seine Gesamtenergie ändern. Das Universum als Ganzes ist ein geschlossenes System, da es unseres Wissens mit keinem anderen System oder Universum in Kontakt steht. Folglich bleibt die Gesamtenergie des Universums unverändert.
Energieformen
Energie kann viele verschiedene Formen annehmen. Ein sich bewegendes Objekt hat beispielsweise kinetische Energie oder Bewegungsenergie. Ein Objekt, das sich hoch über dem Boden befindet, hat eine potentielle Gravitationsenergie, weil die Schwerkraft am Objekt zieht und es dazu bringt, "fallen zu wollen". Sonnenlicht ist Energie in Form von Strahlung. Die Moleküle in Ihrer Nahrung haben ein chemisches Energiepotential, das Sie durch Verdauung extrahieren können, und Ihr Körper hat Energie in der offensichtlichsten Form von allem - Wärme.
Energieumwandlung
Im gesamten Universum wird Energie niemals zerstört - sie verändert nur die Form. Wenn ein Stein zum Beispiel fällt, wird das Gravitationspotential, das er aufgrund seiner Höhe besitzt, in kinetische Energie umgewandelt, und wenn er auf den Boden trifft, wird diese kinetische Energie in Wärme umgewandelt. Pflanzen nehmen Strahlung auf und wandeln die darin enthaltene Energie in chemische potentielle Energie um, die Sie wiederum beim Verzehr Ihrer Nahrung gewinnen. Ein Kraftwerk nimmt chemisches Energiepotential in Kohle auf und wandelt es in elektrische Energie um. In all diesen Szenarien verändert Energie nur die Form.
Erstes Gesetz
Der erste Hauptsatz der Thermodynamik ist eine weitere Möglichkeit, den Energieerhaltungssatz zu formulieren. Es heißt, dass für jedes System die Änderung seiner Gesamtenergie gleich der Menge an Arbeit ist, die es macht, abzüglich der Menge an Energie, die als Wärme auf es übertragen wird. Dies ist nur ein weiterer Weg, um dieselbe Idee zu erklären, da die Energie des Systems konstant bleibt, es sei denn, es erhält Energie in Form von Arbeit oder Wärme.