Auf diese Frage – die schwer mit einem Satz zu beantworten ist – antworten Physiker gerne: „Energie ist ein Maß dafür, wie viel Arbeit jemand oder etwas verrichten kann”. Doch was heißt das?

In der Antwort steckt eine wichtige Information. Energie ist so etwas wie ein Vorrat , also ein Zustand. Dagegen passiert bei der Arbeit etwas, es läuft ein Prozess ab. Man kann also sagen: Wird einem System Energie zugeführt, so steigt dessen Arbeit(sfähigkeit).

Ähnliches gilt im Übrigen für den Begriff der Wärme. Auch Wärme ist eine Prozessgröße. Wird einem Körper Wärme zugeführt, so wandelt sich dessen Zustand. Seine Energie, z. B. seine thermische Energie (kinetische und potenzielle Energie der Teilchen) verändert sich. Man kann also nicht sagen, ein System (z. B. ein Körper) hat Wärme, sondern nur, dass einem System Wärme zu- oder abgeführt wird.

Der physikalische Energiebegriff ist noch gar nicht so alt: Er wurde vor gerade mal rund 150 Jahren eingeführt. Gemessen wird die Energie in der Maßeinheit „Joule“; daneben sind noch andere Einheiten in Gebrauch, weil die Energiemengen, mit denen man im (physikalischen) Alltag zu tun hat, sehr unterschiedlich sind.

In der Physik hat Energie zwar oft, aber offensichtlich nicht immer etwas mit Bewegung zu tun.

Der Begriff „Energie“ wurde von William Thomson (Lord Kelvin) etwa 1850 im heutigen Sinn in die Physik eingeführt. Das Wort kommt aus dem Griechischen von „en“ (in) und „ergos“ (Arbeit). Zuvor dachte man lange, es gebe eine Art Energiestoff – das Phlogiston –, der in warmen Körpern steckt und den Körper beim Erkalten verlässt. Doch diese Annahme hat sich als falsch herausgestellt.

Die Energie wird in der Maßeinheit „Joule” (J) gemessen, benannt nach dem britischen Physiker James Joule (1818 - 1889). So hat es das Bureau International de Poids et Mesures (BIPM) festgelegt, das weltweit für die Definition von physikalischen Einheiten zuständig ist. Das BIPM nennt die Energie eine „abgeleitete Einheit mit eigenem Namen”, denn man kann sie von den „Basiseinheiten” Meter (m), Kilogramm (kg) und Sekunde (s) ableiten oder als Produkt aus Newton (N) und Meter (m) schreiben:

1 J = 1 N • m = 1 m² • kg • s^-2

Bei großen Energiemengen verwendet man meist den Zusatz „Kilo“ (k), „Mega“ (M) oder „Giga“ (G):

1 000 J = 1 kJ

1 000 000 J = 1 MJ

1 000 000 000 J = 1 GJ

Doch es gibt noch andere Maßeinheiten für die Energie...

 

Für Kernreaktionen ist außerdem die Energieeinheit „Elektronvolt” (eV) wichtig. Ein Elektronvolt ist die Bewegungsenergie, die ein Elektron erhält, wenn es eine elektrische Spannung von einem Volt durchläuft.

Warum erhält ein Elektron dabei Energie? Elektronen sind geladene Teilchen und die werden in elektrischen Feldern, die durch Spannungen hervorgerufen werden, beschleunigt. Dies beruht letzten Endes darauf, dass sich gleichnamige elektrische Ladungen abstoßen und ungleichnamige anziehen.

Im Vergleich zu einem Joule ist ein Elektronvolt extrem klein:

1 eV = 1,602 • 10^-19 J

In der Animation sieht man im linken Bild ein Elektron, das langsam von rechts nach links fliegt. Im rechten Bild ist die Spannung viel höher, daher rast das Elektron hier deutlich schneller von rechts nach links. Die Elektronenbewegung verläuft in beiden Fällen beschleunigt.

Außer „Joule” gibt es noch weitere Maßeinheiten für die Energie: Die „Kalorie” ist zum Beispiel eine veraltete Einheit, die früher in der Ernährung verwendet wurde. Eine Kalorie sind 4,1868 Joule. Auch die „Wattsekunde” (Watt • Sekunde) ist eine Energieeinheit; ein Joule ist dasselbe wie eine Wattsekunde: 1 J = 1 W • s.

So viel Energie braucht...

 So wurde geschätzt.