Innere Energie

Definition

Die in einem System gespeicherte Energie nennt man innere Energie. Der absolute Wert der inneren Energie ist gemäss Einstein gleich Masse mal Lichtgeschwindigkeit im Quadrat. Um mit handlicheren Werten rechnen zu können, wird die innere Energie bei einem bestimmten Zustand gleich Null gesetzt. Diese Nachjustierung des Energienullpunktes stört kaum, da in der Regel nur die Änderung der inneren Energie von Interesse ist.

Fehlkonzepte

Die innere Energie darf aus Gründen der Konsistenz nicht in Formen unterteilt werden. Aussagen wie ein heisser Körper enthält Wärmeenergie oder eine Feder speichert potenzielle Energie sind falsch und logisch nicht haltbar. Nimmt man als Körper ein heisses Gas, entscheidet erst der zu führende Prozess über die Energieform: kühlt sich das Gas ab, gibt es Wärme(energie) ab; dehnt es sich gegen einen Kolben aus, geht die Energie in Form von Arbeit über den Kolben weg. Bei der Feder ist mit potentieller Energie eigentlich die Energie des an der Feder befestigten Körpers gemeint. Von der Feder aus gesehen handelt es sich einfach um einen Teil der inneren Energie. Man kann die gespannte Feder ja auch ausglühen. Dann geht die Energie in Form von Wärme über die Systemgrenze.

Energieformen

Neben der inneren Energie kennt man noch die Bewegungsenergie und die potenzielle Energie als äussere Speicherformen. Die Bewegungsenergie hängt mit dem Transformationsverhalten des Masse-Impuls-Vektors zusammen und die potenzielle Energie eines Körpers in einem Feld ist Teil der inneren Energie des Feldes.

Energie darf in Formen eingeteilt werden, sobald sie in Form eines zugeordneten Energiestromes über die Systemgrenze tranportiert wird. Dann bestimmt die Primärgrösse, der Energieträger, um welche Energieform es sich handelt. Bei Wärme geht die Energie zusammen mit der Entropie über die Systemgrenze. Wird die Energie zusammen mit dem Impuls transportiert, heisst sie Arbeit. Im Prinzip könnte man jeder der sieben möglichen Energieformen einen Namen geben.