Energieeinheiten

Stell dir vor, jemand fragt dich, wie viele Meter das nächste Geschäft entfernt ist oder wie viel Kilogramm eine Tüte Tomaten wiegt. Diese Fragen kannst du wahrscheinlich leicht beantworten. Aber was wäre, wenn dich jemand fragen würde, wie viel Energie du bräuchtest, um ein Kilo Tomaten einen Meter hoch zu heben? Vielleicht würde dir die Antwort nicht sofort einfallen. Energie ist oft weniger intuitiv zu erfassen als, sagen wir, Entfernung oder Gewicht.

Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten, wie bspw. ein Objekt zu bewegen. Daher ist die Grundeinheit der Energie die gleiche wie die Einheit der Arbeit – ein Joule. Wenn etwas ein Joule Energie hat, ist es in der Lage, die Arbeit von einem Joule zu verrichten, wie das Bewegen eines Objekts um einen Meter, durch eine Kraft von einem Newton. Ein Joule entspricht also einem Newton mal einem Meter.

Das ist ungefähr das, was man braucht, um eine durchschnittliche Tomate einen Meter hoch gegen die Schwerkraft der Erde zu heben. Wie wäre es damit dieses Kilogramm Tomaten anzuheben? Du müsstest eine Kraft von 9,8 Newton über die Distanz von 1 Meter aufbringen. Dafür werden 9,8 Joule Energie benötigt. Energie kann auch in anderen Formen existieren, die nichts mit sich bewegenden physischen Objekten zu tun haben.

Sie kann sich auf Wärme, Licht oder Elektrizität beziehen. Egal in welcher Form, wir können die Energiemenge in Joule ausdrücken. Ein Glas zimmerwarmes Wasser zum Kochen zu bringen braucht etwa 80.000 Joule. Eine Tomate setzt, wenn sie verdaut ist, chemische Energie von etwa 70.000 Joule frei. Die Energie, die die Erde jeden Tag von der Sonne erhält ist zehntausend Milliarden Joule.

Diese Beispiele zeigen, dass das Joule eine eher kleine Einheit ist, was in vielen Situationen unbequem sein kann. Daher wird Energie oft in einer Einheit angegeben, die 1000-mal größer ist als Joule – Kilojoule. Ein Kilojoule liefert genug Energie, um einen halben Teelöffel kaltes Wasser zum Kochen zu bringen. Die Verdauung dieser Tomate setzt etwa 70 Kilojoule frei. Aber wenn es ums Essen geht, neigen wir dazu, eine andere Energieeinheit zu verwenden.

Du findest diese Einheit oft auf Lebensmittelverpackungen in einer Tabelle, die den Nährwert anzeigt. Diese Einheit ist Kilokalorie. Eine Kilokalorie ist die benötigte Energiemenge, um die Temperatur von einem kg Wasser um einen Grad Celsius zu erhöhen. Eine Kilokalorie entspricht 4,2 Kilojoule. Die 70 Kilojoule Energie in dieser Tomate entsprechen etwa 17 Kilokalorien.

Es gibt noch eine weitere Energieeinheit, von der du vielleicht schon gehört hast. Sie erscheint normalerweise auf Stromrechnungen, die zeigen, wie viel elektrische Energie ein Haushalt verbraucht hat. Diese Einheit ist die Kilowattstunde. Sie drückt die verbrauchte Energiemenge, die gebraucht wird, um ein bestimmtes elektrisches Gerät für eine bestimmte Zeit laufen zu lassen. Wenn du einen 1000-Watt-Hochgeschwindigkeits-Küchenmixer hast und ihn eine Stunde lang laufen lässt, verbraucht er genau 1 Kilowattstunde Energie.

Eine 100-Watt-Glühbirne, die zehn Stunden lang eingeschaltet war, verbraucht auch 1 Kilowattstunde. Und so auch eine 10-Watt-LED, die hundert Stunden eingeschaltet war. 1 Kilowattstunde entspricht 3600 Kilojoule. Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Joule ist die übliche, universelle Einheit zur Energiemessung.

Aber in vielen Situationen ist es bequemer andere Einheiten zu verwenden, wie Kilojoule, Kilokalorien oder Kilowattstunden. Warum versuchst du es nicht und findest heraus wie viel Joule braucht man, um die Schultasche hochzuheben? Vielleicht könntest du dir sogar die Wattleistung eines elektrischen Geräts ansehen. Wenn du weißt, wie lange du dieses Gerät am Stück verwendest, kannst du die Kilowattstunden berechnen!