Energieerhaltung
Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden. Sie kann lediglich von einer Form in eine andere umgewandelt werden. Dabei bleibt zwar die Menge der Energie in einem abgeschlossenen System konstant, der nutzbare Anteil der Energie aber ist je nach Umwandlung unterschiedlich hoch. Seit Einsteins Relativitätstheorie wissen wir, dass Energie in Materie umgewandelt werden kann und umgekehrt.
Hauptsätze der Thermodynamik
Die Energie ist eine Erhaltungsgröße. Energieerhaltung und Nutzungsminderung werden in zwei Hauptsätzen der Wärmelehre (Thermodynamik) festgehalten.
Erster Hauptsatz der Thermodynamik
Der erste Hauptsatz der Thermodynamik beschreibt das Prinzip der Energieerhaltung und besagt, dass die Energie bei jedem Vorgang in einem abgeschlossenen System mengenmäßig erhalten bleibt.
Sie wird nach folgender Formel berechnet:
∆U = ∆Q+∆W
Dabei gilt: Die Änderung der inneren Energie U eines geschlossenen Systems ist gleich der Summe der Änderung der Wärme Q und der Änderung der Arbeit W.
Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik
Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik beschreibt das Prinzip der Energieentwertung und besagt, dass Energie insofern „verbraucht“ wird, als nach der Umwandlung nur noch ein geringerer Teil genutzt werden kann.
Wärme kann also nicht von sich aus von einem Körper mit niedriger Energie auf einen Körper mit höherer Energie übergehen. Ein Perpetuum mobile kann es nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik nicht geben.