Energie gibt es in vielen verschiedenen Formen. Tiere erhalten Energie durch die Nahrungsaufnahme. Elektrische Energie ist mit den winzigen Einheiten, den Atomen, verbunden, aus denen alles im Universum besteht. Die Energie entsteht, wenn sich Teilchen, sogenannte Elektronen, von einem Atom zum anderen bewegen. Wärme und Licht sind ebenfalls Formen von Energie. Eine Energieform kann auch in eine andere umgewandelt werden. In einer Batterie wird gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt. In einer Glühbirne wird elektrische Energie in Licht und Wärme umgewandelt.
Potentielle und kinetische Energie
Jede der verschiedenen Energieformen kann entweder als potentielle Energie oder als kinetische Energie beschrieben werden. Potentielle Energie ist gespeicherte Energie. Zum Beispiel ist die chemische Energie der Nahrung gespeicherte Energie. Wenn Menschen essen, wandelt ihr Körper die gespeicherte Energie in Bewegungsenergie wie Wärmeenergie oder mechanische Energie um. Potenzielle Energie kann auch aus der Position eines Objekts stammen. Ein Objekt, das aufgrund seiner Position potenzielle Energie besitzt, hat die Fähigkeit oder das Potenzial, sich zu bewegen. Potentielle Energie ist zum Beispiel in einem Felsen auf einer Klippe und in einem Pfeil gespeichert, der auf einer Bogensehne gespannt ist. Wenn die Klippe unter dem Felsen zusammenbricht, fällt der Felsen. Wenn die Sehne losgelassen wird, bewegt sie sich vorwärts und schiebt den Pfeil durch die Luft.
Wenn sich der Felsen und der Pfeil bewegen, gewinnen sie kinetische Energie. Kinetische Energie ist Bewegungsenergie. Alle sich bewegenden Objekte haben kinetische Energie – sogar Atome. Die gesamte zufällige Bewegungsenergie aller Atome und Moleküle eines Objekts wird als Wärmeenergie (oder thermische Energie) bezeichnet. Die Bewegungsenergie eines Steins, der einen Hügel hinunterrollt, wird mechanische Energie genannt.
Mechanische Energie
Mechanische Energie ist potentielle Energie plus kinetische Energie. Im Gegensatz zu den anderen Energieformen kann die mechanische Energie sowohl als potentielle Energie als auch als kinetische Energie vorliegen. Sie ist die gesamte Energie, die ein Objekt aufgrund seiner Bewegung (kinetische Energie) und seiner Position (potenzielle Energie) besitzt. Maschinen nutzen mechanische Energie, um Arbeit zu verrichten. Ein Hammer zum Beispiel nutzt mechanische Energie, um einen Nagel in ein Brett zu schlagen. Wenn der Hammer angehoben wird, verfügt er über potenzielle Energie, die durch die beim Anheben des Hammers verrichtete Arbeit entsteht. Wenn der Hammer in Richtung des Nagels bewegt wird, wird die potenzielle Energie in kinetische Energie umgewandelt, die die Arbeit des Eintreibens des Nagels in das Brett verrichten kann. Wenn der Hammer auf den Nagel trifft, wird Energie auf den Nagel und dann auf das Brett übertragen.
Wärmeenergie (thermische Energie)
Alle Stoffe bestehen aus Teilchen oder Bits, die Moleküle genannt werden. Die Moleküle bewegen sich immer zufällig in einer Substanz. Die Wärmeenergie ist die gesamte Bewegungsenergie (oder kinetische Energie) aller Moleküle eines Stoffes. Alle Stoffe haben Wärmeenergie, da die Moleküle, aus denen alle Stoffe bestehen, immer in Bewegung sind.
Mechanische Energie und Wärmeenergie beinhalten verschiedene Arten von Bewegung. Bei der mechanischen Bewegungsenergie bewegen sich alle Moleküle eines Objekts gemeinsam, z. B. ein Stein, der einen Hügel hinunterrollt. Andererseits beinhaltet Wärmeenergie die ungeordnete Bewegung von Molekülen innerhalb eines Objekts.
Lichtenergie
Lichtenergie wird manchmal als Strahlungsenergie bezeichnet. Sie ist die einzige Art von Strahlungsenergie, die mit dem bloßen Auge sichtbar ist. Strahlungsenergie ist die Energie, die durch elektromagnetische Strahlung übertragen wird. Weitere Beispiele für Strahlungsenergie sind Radiowellen, Mikrowellen, Röntgenstrahlen und Gammastrahlen. Elektromagnetische Strahlung breitet sich in Wellen aus. Neben der Lichtenergie strahlt die Sonne das gesamte Spektrum der Strahlungsenergie in Form von elektromagnetischer Strahlung ab.
Lichtenergie ist bewegte Energie. Sie bewegt sich in Form von Wellen und kann sich durch den leeren Raum und die Luft bewegen. Verschiedene Wellenlängen des sichtbaren Lichts werden als verschiedene Farben gesehen.
Schallenergie
Schallenergie ist bewegte Energie. Sie wird durch die Hin- und Herbewegung eines schwingenden Gegenstandes erzeugt. Diese Bewegung erzeugt Schallwellen, die sich vom Objekt wegbewegen. Die Schallwellen können sich nur durch eine Substanz, wie Luft, Wasser oder feste Gegenstände, ausbreiten. Schall breitet sich langsamer aus als Licht.
Elektrische Energie
Elektrische Energie ist bewegte Energie. Sie ist der Fluss von winzigen Teilchen, die Elektronen und Protonen genannt werden. Elektrische Energie kann man in der Natur an einem Blitz sehen, der aus einer großen Anzahl von Elektronen besteht, die auf einmal durch die Luft fließen. Die Menschen haben gelernt, wie man elektrische Energie erzeugt und kontrolliert. Elektrische Energie wird durch Drähte oder die Luft geschickt, um Dinge wie Glühbirnen, Öfen und Waschmaschinen zu betreiben.
Chemische Energie
Chemische Energie ist gespeicherte Energie (potentielle Energie). Sie ist in den Bindungen zwischen Atomen und Molekülen gespeichert. Chemische Energie ist das, was die Atome in einem Molekül zusammenhält. Sie ist es auch, die die Moleküle einer Substanz zusammenhält.
Die chemische Energie in der Nahrung wird vom Körper in mechanische Bewegungsenergie und Wärmeenergie umgewandelt oder verändert. Die chemische Energie in einer Batterie kann in elektrische Energie umgewandelt werden, um eine Taschenlampe zu betreiben.
Kernenergie
Kernenergie ist gespeicherte Energie. Sie ist die Energie, die den Kern eines Atoms zusammenhält. Die Kernenergie wird auch als Atomenergie bezeichnet. Der Kern ist der zentrale Teil eines Atoms. Kernenergie kann durch die Spaltung eines Atoms freigesetzt werden. Sie kann auch freigesetzt werden, indem zwei Kerne zu einem einzigen Kern zusammengefügt werden.