Energieänderung

Energieänderung bezeichnet die Veränderung der Energie eines Systems zwischen zwei Zuständen. Energie liegt in verschiedenen Formen vor, etwa als kinetische Energie durch Bewegung, potenzielle Energie durch Lage, thermische Energie durch Temperatur, chemische Energie in Molekülen, elektrische oder Strahlungsenergie. Die Änderung wird oft mit ΔE oder ΔU angegeben, je nach Kontext.

In der Thermodynamik beschreibt der erste Hauptsatz die Energieerhaltung: Die Änderung der inneren Energie eines Systems ergibt sich aus der zugeführten Wärme Q und der Arbeit W, die am System verrichtet wird. Häufig wird die Beziehung ΔU = Q − W verwendet, wobei Q positiv ist, wenn Wärme dem System zugeführt wird, und W positiv, wenn Arbeit am System verrichtet wird. Verschiedene Lehrbücher verwenden unterschiedliche Konventionen, daher sollte der Kontext beachtet werden.

Spezielle Größen zur Beschreibung von Energieänderungen umfassen die Enthalpieänderung ΔH bei Prozessen unter konstantem Druck, definiert als ΔH = ΔU + Δ(pV). In der Chemie entspricht ΔH der Reaktionsenthalpie: Positive Werte bedeuten Endothermie, negative Werte Exothermie. Weitere wichtige Größen sind die Änderung der freien Energie ΔG, die Aufschluss über Spontanität gibt, sowie Änderungen der mechanischen Energie bei Bewegungen oder Deformationen.

Praktisch werden Energieänderungen durch verschiedene Messmethoden erfasst: Kalorimetrie zur Ermittlung von Wärme, Messung von Druck- und Volumenänderungen, sowie Sensorensignale in technischen Systemen. Das Verständnis von Energieänderungen ist grundlegend in Physik, Chemie, Ingenieurwesen und Umweltwissenschaften, da es die Umwandlung, Übertragung und Nutzung von Energie beschreibt.