Thermische Energie

Was ist thermische Energie?

Temperaturen und Wärme gehören für uns zu den wichtigsten Merkmalen unserer Umwelt. Die thermische Energie, die in einem Körper steckt, ist hingegen nicht direkt erfahrbar. Denn sie ist zwar für die Wärme, die wir fühlen, verantwortlich, aber nicht mit ihr identisch. Vegan Strom erklärt Dir deshalb, wie thermische Energie, Temperatur und Wärme zusammenhängen.

 

Thermische Energie, Temperatur und Wärme

Thermische Energie oder Wärmeenergie ist die Energie, die in der ungerichteten Bewegung von Teilchen liegt und einem physikalischen System seine Temperatur verleiht. Stell Dir als Beispiel für ein physikalisches System eine mit Luft gefüllte, verschlossene Flasche vor. Die Atome und Moleküle in der Luft können sich innerhalb dieser Flasche frei bewegen. Die Geschwindigkeit, mit der sie dies tun, ist abhängig von der Temperatur des Systems. Am absoluten Nullpunkt (0 Kelvin bzw. -273,15 °C) stehen alle Teilchen still. Wird dem System von außen Energie zugeführt, dann bewegen sich die Teilchen schneller und die Temperatur des Systems steigt. Gibt es Energie an seine Umgebung ab, dann verlangsamen sich die Teilchen und die Temperatur sinkt. Thermische Energie kann daher auch als eine besondere Form der Bewegungsenergie verstanden werden.

Mit unseren Sinnen können wir die thermische Energie nicht direkt wahrnehmen, wir können sie aber berechnen. Stell Dir dafür einen Tank vor, der 100-mal so viel Luft enthält wie die Flasche. Die Luft in der Flasche und die Luft im Tank haben die gleiche Temperatur. Trotzdem enthält der Tank 100-mal so viel thermische Energie wie die Flasche, da sich in ihm 100-mal so viele Teilchen mit der zu dieser Temperatur gehörigen Geschwindigkeit bewegen. Wenn Du die Luft im Tank um eine bestimmte Temperaturdifferenz erwärmen willst, dann musst Du dementsprechend auch 100-mal mehr Energie dafür aufwenden, als wenn Du nur die Luft in der Flasche erwärmst.

Um der Luft in der Flasche zusätzliche Energie zuzuführen, musst Du sie in Kontakt mit einem zweiten System bringen, dessen Temperatur über der der Flasche liegt. Du könntest sie zum Beispiel in einen Tank voll heißem Wasser legen. Dann entzieht das Wasser in der Flasche dem heißen Wasser im Tank so lange Energie, bis sich die Temperaturen der beiden Systeme angeglichen haben. Dieser Transport von thermischer Energie ist das, was wir als Wärme bezeichnen.

 

Wie wird aus thermischer Energie Strom?

Thermische Energie entsteht bei jeder Art von Energieübertragung und -umwandlung. Verrichtet ein Körper mechanische Arbeit oder wandern Elektronen durch ein Stromkabel, so wandelt sich immer ein Teil der eingesetzten Energie in thermische Energie um. Es gibt also „Wärmeverluste“. Häufig lässt sich diese nicht weiter nutzen. Sie wird vom System als Abwärme an seine Umgebung abgegeben. Diese Abwärme ist gemeint, wenn im Alltag davon gesprochen wird, dass Energie „verloren geht“.

Andererseits lässt sich thermische Energie auch gezielt aus anderen Energieformen erzeugen. Das geschieht zum einen, um Heizwärme zu erhalten, zum anderen aber auch vielfach bei der Stromproduktion. Denn sowohl konventionelle Wärmekraftwerke als auch die Biomasseverstromung und die Geothermie nutzen die als Wärme übertragene thermische Energie zur Stromerzeugung.

Sie alle verwenden ein heißes, gasförmiges Arbeitsmedium, meist Wasserdampf, das eine Dampfturbine durchströmt. Dabei werden die Teilchen im Wasserdampf, die sich normalerweise völlig ungeordnet bewegen, dazu gezwungen, alle in die gleiche Richtung zu strömen. Aus der thermischen Energie des Dampfes wird so kinetische Energie, die die Teilchen beim Durchströmen an die Turbine abgeben. Die Turbine beginnt sich zu drehen und überträgt ihre Drehbewegung an einen Generator, welcher die Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandelt.

Wärmekraftwerke und Geothermiekraftwerke unterschieden sich also nur darin, dass in letzteren kein Energieträger verbrannt werden muss, um die thermische Energie bereitzustellen. Stattdessen wird Energie aus dem Erdinneren genutzt – ganz ohne Freisetzung von CO2 und anderen Treibhausgasen. Auch deshalb setzt Vegan Strom neben Solarenergie und Gezeitenkraft auch auf die Geothermie, um Dir garantiert veganen und tierleidfreien Strom anzubieten.

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