Mit Energie vernünftig umgehen

Irreversible Vorgänge

Der Reifen gibt durch Reibung Wärme W th an die (kühlere) Umgebung ab.

Kann der Reifen aus der Umgebung Wärme aufnehmen und in Bewegungsenergie umwandeln?

Der Tee gibt Wärme W th an die (kühlere) Umgebung ab. Kann man dem kalten Tee mit der Wärme aus der Umgebung thermische Energie zuführen?

Irreversible Vorgänge

Vorgänge in der Natur laufen in der Regel irreversibel, d.h. nicht umkehrbar ab.

Zustand hoher Ordnung Zustand geringer Ordnung

Dies folgt daraus, dass sich Energie gleichmäßig auf alle Teilchen in einem abgeschlossenen System verteilt.

Man spricht von Energiedissipation (lat. dissipare – zerstreuen).

Energie geht stets von einem Zustand höherer Ordnung zu einem Zustand geringerer Ordnung über.

Wert der Energie

Thermische Energie

Thermische Energie ist umso wertvoller, je größer ihr Temperaturunterschied zur Umgebung ist.

Wert der Energie

Chemische Energie

Chemische Energie beruht auf der Bindungsenergie der Atome bzw. Moleküle.

Die kann bei sehr hohen Temperaturen freigesetzt werden.

Sie ist sehr wertvoll.

Elektrische Energie

Elektrische Energie kann nahezu vollständig in andere Energieformen umgewandelt werden. Sie ist sehr wertvoll.

Wertigkeit der Energie

Energieentwertung

Energie wird durch den Gebrauch entwertet, d.h. sie ist nicht mehr weiter nutzbar.

Beispiele: Chemische Energie (z.B. Heizöl) wandelt sich durch Verbrennen in innere Energie des Zimmers um. Durch Energiedissipation geht aber die gesamte Energie früher oder später an die Umgebung über  sie ist entwertet Die gesamte zugeführte chemische Energie wandelt sich zwar zum Teil in Bewegungsenergie um. Letztlich geht aber alles in Wärme an die Umgebung über (Reibung über Reifen, Luft, etc. ). Es ließe sich kein zweites Auto damit antreiben.

 sie ist entwertet

Energieaufwertung

Geht Energie von einem ungeordneten in einen geordneten Zustand über, spricht man von Energieaufwertung.

Dieser Vorgang kann aber nicht von alleine ablaufen.

• • Zwei Bedingungen müssen dazu erfüllt sein Energie muss zugeführt werden Energie muss auch entwertet werden

Energieaufwertung

Beispiele: 1. Wärmemaschinen (z.B. Verbrennungsmotor) Zugeführte Wärme erhöht die innere Energie des Gases  Die innere Energie des Gases wird wertvoller  Erhöhte innere Energie wandelt sich in nutzbare mechanische Energie  des Kolbens um Das Gas verliert dabei innere Energie und wird wieder entwertet

Energieaufwertung

Beispiele: 2. Pumpspeicherwerke Die potenzielle Energie des Wassers im Unterbecken ist entwertet.

 Durch Zufuhr von elektrischer Energie wird es ins Oberbecken  gepumpt.

Die potenzielle Energie des Wassers wurde erhöht und kann nun  wieder in elektrische Energie umgewandelt werden Energie wurde aufgewertet.

Energieaufwertung

Beispiele: 3. Wärmepumpen Ein Kältemittel mit niedriger Siedetemperatur (ca. -43 °C) entzieht der Umgebung Wärme  Im Verdampfer wird das  Kältemittel gasförmig Im Kompressor wird durch elektrische Energie das Gas verflüssigt  Der Dampf erhitzt sich auf über 50 °C (wertvoller) und gibt Wärme an die Heizung ab.

Vernünftiger Umgang mit Energie

• • • Heizung: Wärmedämmung an „Wärmebrücken“ (Fenster, Betondecken) Fußbodenheizung bietet große Oberfläche, die bei niedriger Temperatur geheizt werden kann Geringwertiger Gebrauch (z.B. Fußbodenheizung bei ca. 35 °C oder Warmwasser ca. 50 °C) kann über Solarkollektoren oder Wärmepumpen betrieben werden • • • Elektrizität Energiesparlampen Verzicht auf Stand-By Beim Gerätekauf auf Energieverbrauchsklasse A achten • Verkehr Spritsparende (leichte) Auto sowie spritsparende Fahrweise