Text A Energie

2026年07月26日

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Text A Energie

1.Was ist Energie？

Energie ist eine Erhaltungsgröβe und besitzt die Einheit Joule[J].Allgemein wird meist davon gesprochen，dass Energie die Fähigkeit Arbeit zu verrichten ist.

Abb.10-1 Energie＝Anergie＋Exergie

Zu beachten ist aber，dass dieäuβeren Bedingungen(Ort，Druck，Temperatur usw.)mit betrachtet werden，da sich die Energie in einen anergetischen und einen exergetischen Teil(Anergie und Exergie)aufteilt.Die Exergie，welche auch als nutzbarer Energieanteil bezeichnet wird，kann in jegliche Form der Arbeit umgewandelt werden，sprich sie kann Arbeit verrichten.Sie stellt den maximal nutzbaren Teil der Energie dar.Die Anergie hingegen kann nicht in Arbeit gewandelt werden.Sie ist also der nicht nutzbare Anteil der Energie.Grundsätzlich kann Energie nicht erzeugt und auch nicht vernichtet werden，sie wird lediglich von einer Form in eine andere gewandelt.

Wird zum Beispiel Kohle verbrannt，so wandelt sich die chemische Energie der Kohle in Wärme um，welche ebenfalls die Einheit Joule besitzt und somit auch eine Form von Energie darstellt.Mathematisch setzt sich die Gesamtenergie eines Systems aus den inneren undäuβeren Energien zusammen.Damit ergibt sich vereinfachend die folgende Gleichung：

Mit Einnere ist die innere，Ekin die kinetische(Bewegungs-)und mit Epot die potentielle(Lage-)Energie gemeint.Einnere beschreibt die Energie，welche sich aufgrund der Molekülstruktur ergibt.Dazu zählen Bindungsenergien und Rotation der Moleküle.Die Ekin betrachtet die Bewegung von Körpern und Teilchen.Bewegt sich also ein Körper oder Teilchen nicht，so gibt es auch keinen kinetischen Anteil.Mit der Lageenergie(Epot)wird die betrachtete Materie in Verbindung mit ihrem Ort gebracht.Dabei wird in Bezug auf ein bestimmtes System die damit verbundene Energie beschrieben.

Die Form der Energie wird in drei Gruppen eingeteilt：Primär-，Sekundärund Nutzenergie.Unter Primärenergie versteht man das unbearbeitete Vorkommen in der Natur wie zum Beispiel Erdöl，Erdgas oder Kohle.Werden diese Energievorkommen durch technische Prozesse weiterverarbeitet，nennt man diese Sekundärenergie(z.B.Heizöl，Benzin，Kohlebriketts).Von Nutzenergie wird gesprochen，wenn der Einsatz einer Energieform direkt die gewünschte Arbeit verrichtet.Wärme，Strom und mechanische Energie zählen zur Nutzenergie.

2.Energieumwandlung

Es gibt viele Formen，von und in die Energie gewandelt werden kann.Dieses machen sich die Menschen seit Urzeiten zu Nutzen.Verbrennt man Holz auf einem Lagerfeuer，so wird die im Holz gespeicherte Energie in Form von Wärme frei.Heutzutage ist die Energieumwandlung häufig mit der Erzeugung oder dem Verbrauch von Strom verbunden.In Kraftwerken，Solarzellen oder Windkraftanlagen wird aus Solarenergie，mechanischer und in Brennstoffen gespeicherter Energie Strom erzeugt.Dieser Strom wird dann beispielsweise wieder im Haushalt in Wärmeenergie(Wasserkocher)oder mechanische Energie(Waschmaschine)umgesetzt.

Den meisten ist sicherlich bewusst，dass man den Strom nicht zu 100%in die gewünschte Energieform umwandeln kann.Betrachtet man eine herkömmliche Glühlampe，in die eine gewisse Menge X an Strom flieβt，stellt man fest，dass X nicht komplett in das gewünschte Medium Licht gewandelt wird.Die Ursache für diesen Effekt ist nicht die Energievernichtung(siehe Energie)，welche nicht möglich ist，sondern die Umwandlung in Wärmeenergie.Flieβt der Strom durch den Glühdraht，in den meisten Fällen aus Wolfram，entsteht Reibung.Der Draht beginnt zu glühen und gibt gleichzeitig Licht und Wärme ab.Es kann davon ausgegangen werden，dass nur etwa 5%des Stromes in Licht gewandelt werden.Dieses Phänomen，der dissipativen Effekte，findet man auch bei allen anderen realen Energiewandlungsprozessen.

Zur Energieumwandlung können verschiedene Energiequellen genutzt werden.In fossilen Brennstoffen wie Kohle oder Erdöl findet man chemische Energie.Nukleare Energie wird durch Spaltung(z.B.Uran)oder Verschmelzung(z.B.Wasserstoff)von Atomkernen frei.Dies wird in Atomkraftwerken zur Stromerzeugung genutzt.Auβerdem können Erdwärme，elektromagnetische Strahlung von der Sonne oder Gravitation genutzt werden.Erdwärme wird entweder von Wärmepumpen für Häuser oder von Geothermiekraftwerken eingesetzt.Die elektromagnetische Strahlungsenergie wird sowohl in der Solartechnik，als auch von Windkraftanlagen genutzt，da sich aufgrund der Strahlung unterschiedlich warme Luftschichten bilden，die zu Ausgleichsströmungen(Wind)führen.In Pumpspeicherkraftwerken wird die Gravitation，also die Anziehungskraft，der Erde ausgenutzt.Wie sich die einzelnen Energieumwandlungsprozesse in den Anlagen und Kraftwerken vollziehen，ist unter konventionelle und erneuerbare Energie zu finden.

3.Energiespeicherung

Unter Energiespeicherung wird an dieser Stelle die Speicherung von Energie mit einem groβen Nutzanteil(Exergie)verstanden.Spricht man nur von Energiespeicherung，so ist dies nicht sinnvoll，da Energie nicht verloren gehen kann.Es ist also nicht von Interesse etwas zu speichern，das nicht verloren geht.Exergie hingegen kann verloren gehen，sie kann unwiderruflich in Anergie gewandelt werden.

.Thermische Energiespeicher

Es gibt Niedertemperaturspeicher，Hochtemperaturspeicher，Kurzzeitspeicher und Langzeitspeicher.Diese dienen dazu，zeitliche Schwankungen von thermischer Energie auszugleichen.Werden zum Beispiel Solarkollektoren in einem Privathaushalt genutzt，um warmes Wasser zum Duschen oder Wäschewaschen bereitzustellen，so muss eine kontinuierliche Versorgung gewährleistet sein.

Um die Zeit zuüberbrücken，in der die Strahlungsenergie der Sonne nicht ausreicht，werden thermische Energiespeicher verwendet.Dies ist z.B.in der Nacht der Fall.Auch in groβen Solarkraftwerken werden solche Speicher eingesetzt，um eine relativ konstante Leistung zu erhalten.Als Speichermedium eignet sich Wasser sehr gut，da es billig ist，eine gute Verfügbarkeit hat und ungiftig ist.Auβerdem hat Wasser eine hohe spezifische Wärmekapazität und kann direkt als Brauchwasser genutzt werden.

.Speicherung von Primärenergieträgern

Primärenergieträger wie Kohle，Erdgas und Erdöl können in Behältern wie Tanks gespeichert oder in Räumen(Keller，Lagerhallen usw.)gelagert werden.Notwendig ist die Speicherung um jahreszeitliche Schwankungen im Bedarf zu kompensieren.Der Erdgasbedarf in Deutschland kann von einem warmen Sommertag zu einem kalten Wintertag um das Vierfache steigen.Auβerdem sollen Engpässe，die durch Produktionsstopps oder Transportstörungen entstehen können，vermieden werden.Heizöl und Kohle werden in der Regel，im Gegensatz zu Erdgas，direkt beim Endverbraucher gelagert.

.Elektrische Energiespeicher

Grundsätzlich kann elektrische Energie schlecht gespeichert werden.Dennoch besteht ein groβer Bedarf an der Speicherung，um Netzausfällen und Leistungsschwankungen entgegen zu wirken.Besonders groβe Leistungsschwankungen gibt es bei den erneuerbaren Energien wie Windkraft und Solarenergie.Eine direkte Speicherung ist nur in Spulen und Kondensatoren möglich.Als indirekter Speicher wird der elektrochemische Speicher，die Galvanische Zelle，verwendet.Sie wandelt chemische in elektrische Energie um.Dabei laufen Reaktions-und Oxidationsreaktionörtlich getrennt voneinander ab.Solche Galvanischen Zellen sind in Batterien und Akkus zu finden.

.Mechanische Energiespeicher

Mechanische Energie kann in Gasdruckspeichern，Massenspeichern und Pumpspeicherkraftwerken gespeichert werden.In einem Gasdruckspeicher wird ein Gas in einem Behälter stark komprimiert.Bei Bedarf wird das komprimierte Gasüber eine Gasturbine entspannt，um Strom zu erzeugen.Der Massenspeicher hebt mit Hilfe eines Motors und einer hydraulischen Vorrichtung einen groβen Masseblock(z.B.aus Beton)an.

4.Die Hauptsätze der Thermodynamik

0.Hauptsatz

Der nullte Hauptsatz beschreibt drei Systeme A，B und C.Besitzen System A und B die gleiche Temperatur und B und C auch die gleiche Temperatur，so haben System A und System C die gleiche Temperatur.Alle drei Systeme befinden sich also im thermischen Gleichgewicht.

Ⅰ.Hauptsatz

Jedes System besitzt Energie，welche eine extensive(teilbare)Zustandsgröβe ist.In abgeschlossenen Systemen bleibt diese Energie stets konstant.Energie kann folglich nicht aus dem Nichts erzeugt oder vernichtet werden(Energieerhaltungssatz！).

Ⅱ.Hauptsatz

”Es ist unmöglich，eine periodisch funktionierende Maschine zu konstruieren，die weiter nichts bewirkt als Hebung einer Last und Abkühlen eines Wärmereservoirs.“(Max Planck，1897).Dies bedeutet unter anderem，dass Wärme nie selbstständig vom kälteren zum wärmeren Reservoirübergeht(Perpetuum Mobile 2.Art).

Ⅲ.Hauptsatz

Es ist unmöglich，ein System auf den absoluten Nullpunkt，welcher bei T＝0 K(-273，15°C)liegt，abzukühlen.

Abb.10-2 Verlust＋Nutzen＝Aufwandη＝|Nutzen|/Aufwand

5.Wirkungsgrad

Der Wirkungsgradηist eine dimensionslose Gröβe，welche die Effektivität eines Prozesses angibt.Unter dimensionslos wird Einheitenlosigkeit verstanden，es gibt beim Wirkungsgrad keine Einheiten wie J，m oder s.Es stehen immer Nutzen und Aufwand im Verhältnis zueinander.Allgemeine Definition：

Der Wirkungsgrad kann Werte von 0 bis 1 annehmen.Er ist null，wenn kein Nutzen vorhanden ist und 1，wenn der Nutzen dem Aufwand entspricht.Meist wird dieser in Prozent，also von 0%bis 100%angegeben.Wirkungsgrade werden häufig als Parameter für die Wirksamkeit der verschiedensten Gebiete im Alltag eingesetzt.Er wird in der Energietechnik genutzt，um die unterschiedlichen Energieumwandlungsprozesse zu vergleichen.Bei realen Energieumwandlungsprozessen ist ein Wirkungsgrad von 1 nicht zu realisieren，da es immer einige dissipative Effekte gibt.Diese können zum Beispiel in Form von Wärmeabfuhr oder Reibung entstehen.

Wird Kohle im Kraftwerk zur Stromerzeugung verbrannt，so geht ein Teil der durch die Verbrennung erzeugten Wärmeüber die Kesselwand an die Umgebung verloren.Der entstandene Wasserdampf，welcherüber Rohre zur Turbine gelangt，erfährt an den Rohrwänden Reibung.Diese Reibung zieht einen Druckverlust nach sich.Den Aufwand in diesem Beispiel stellt die Verbrennung der Kohle dar.Der Nutzen ist der erzeugte Strom.Da auf dem Weg von der Kohle zum Strom Verluste auftreten，ist der Nutzen kleiner als der Aufwand.Somit nimmt der Wirkungsgrad einen Wert kleiner 1 an.

Hier einige Gröβenordnungen von energetischen Wirkungsgraden：

Geothermiekraftwerk：ca.10%

Parabolrinnenkraftwerk：ca.15%

Solarzelle：ca.15%

Brennstoffzelle：ca.30%

Atomkraftwerk：ca.30%～40%

Windkraftanlage：ca.45%

Kohlekraftwerk：ca.45%

GuD-Kraftwerk：ca.60%

IGCC-Kraftwerk：ca.60%

Solarkollektoren：ca.70%

Blockheizkraftwerk：ca.90%

6.Energiestrom(https://www.daowen.com)

An dieser Stelle ist mit Strom nicht die elektrische Energie，sondern ein Fluss von Energie oder Stoff gemeint.Ein Strom beschreibt die Menge eines Mediums，welches in einer bestimmten Zeit ein betrachtetes System verlässt oder in dieses eintritt.Dabei wird die Systemgrenzeüber die das Medium tritt，als Fläche definiert.

Zur Veranschaulichung wird zunächst ein Massenstrom betrachtet.Wird ein Wasserschlauch im Garten aufgedreht，so flieβt das Wasser vorne aus der Düse.Das Medium ist in diesem Fall das Wasser und dieÖffnung der Düse stellt die Systemgrenze dar.Wird jetzt zum Beispiel die Zeit gemessen in der 1 Liter Wasser(knapp 1 kg)ausströmt，ergibt sich der Massenstrom.Dauert dieser Vorgang 2 Sekunden，so beträgt der Massenstrom 1 kg/2 s also 0，5 kg/s.

Das Vorgehen zur Bestimmung eines Energiestroms ist das gleiche.Es wird entweder die Zeit gemessen in der eine bestimmte Energiemengeüber die Systemgrenze tritt oder es wird die Energiemenge für eine bestimmte Zeit ermittelt.Die Einheit für den Energiestrom ergibt sich zu W(Watt)oder J/s(Joule pro Sekunde).Somit stellt ein Energiestrom eine Leistung dar.Wird die Fläche beim Energieübertrag(W/m2)mit betrachtet，so handelt es sich um eine spezifische Gröβe.

Quelle：http：//energie-strom.com/energie.html

Ⅰ.Fragen zum Text

1.Was ist Energie？

2.Beschreiben Sie Einnere，Ekin，Epot.

3.Wie wird die Form der Energie eingeteilt？

4.Was ist der Wirkungsgrad？

5.Was ist der Energiestrom？

Ⅱ.Grammatik zum Text

1.Lernen Sie folgenden Wortgruppen auswendig.

umwandeln in sich aufteilen in

bezeichnen als sich zusammensetzen

zählen zu verbinden mit

nutzen als einsetzen als

2.ForMen Sie die Sätze in Konditionalsätze Mit”wenn“uM.

a.Werden diese Energievorkommen durch technische Prozesse weiterverarbeitet，nennt man diese Sekundärenergie(z.B.Heizöl，Benzin，Kohlebriketts).

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b.Bewegt sich also ein Körper oder Teilchen nicht，so gibt es auch keinen kinetischen Anteil.

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c.Wird Kohle im Kraftwerk zur Stromerzeugung verbrannt，so geht ein Teil der durch die Verbrennung erzeugten Wärmeüber die Kesselwand an die Umgebung verloren.

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d.Wird jetzt zum Beispiel die Zeit gemessen in der 1 Liter Wasser(knapp 1 kg)ausströmt，ergibt sich der Massenstrom.Dauert dieser Vorgang 2 Sekunden，so beträgt der Massenstrom 1 kg/2 s also 0，5 kg/s.

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Ⅲ.Übersetzen Sie die folgenden Sätze ins Chinesische.

1.Grundsätzlich kann elektrische Energie schlecht gespeichert werden.Dennoch besteht ein groβer Bedarf an der Speicherung，um Netzausfällen und Leistungsschwankungen entgegen zu wirken.Besonders groβe Leistungsschwankungen gibt es bei den erneuerbaren Energien wie Windkraft und Solarenergie.Eine direkte Speicherung ist nur in Spulen und Kondensatoren möglich.Als indirekter Speicher wird der elektrochemische Speicher，die Galvanische Zelle，verwendet.Sie wandelt chemische in elektrische Energie um.Dabei laufen Reaktions-und Oxidationsreaktionörtlich getrennt voneinander ab.Solche Galvanischen Zellen sind in Batterien und Akkus zu finden.

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2.Die Ursache für diesen Effekt ist nicht die Energievernichtung(siehe Energie)，welche nicht möglich ist，sondern die Umwandlung in Wärmeenergie.Flieβt der Strom durch den Glühdraht，in den meisten Fällen aus Wolfram，entsteht Reibung.Der Draht beginnt zu glühen und gibt gleichzeitig Licht und Wärme ab.Es kann davon ausgegangen werden，dass nur etwa 5%des Stromes in Licht gewandelt werden.Dieses Phänomen，der dissipativen Effekte，findet man auch bei allen anderen realen Energiewandlungsprozessen.

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Ⅳ.Textwiedergabe

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