Thermische Energie: Definition, Beispiele und Funktionsweise

Thermische Energie ist eine Energieform, die entsteht, wenn ein Stoff erhitzt wird. Der Begriff wird oft unterschiedlich und lose verwendet. Thermische Energie kann auch Wärmeenergie genannt werden, da sie entsteht, wenn ein Temperaturanstieg Atome und Moleküle schneller bewegen und miteinander kollidieren lässt. In diesem Artikel lernen Sie Definition, Beispiele, Diagramm, Funktionsweise, Übertragungsmethoden thermischer Energie kennen. Auch wie thermische Energie erzeugt wird.

Was ist thermische Energie?

Thermische Energie kann als Energie definiert werden, die ein Objekt oder System aufgrund der Bewegung von Teilchen innerhalb des Objekts oder Systems besitzt. Für die Mehrheit ist thermische Energie bekannt für ihre Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Diese Arbeit ist die Bewegung eines Objekts durch eine angewendete Kraft. Ein System ist eine Sammlung von Objekten innerhalb einer Grenze. Deshalb wird thermische Energie als die Fähigkeit beschrieben, Arbeit aufgrund der Bewegung seiner Teilchen zu verrichten.

Diese Energie ist eine Art kinetischer Energie (Energie der Bewegung), da sie auf Teilchenbewegung beruht. Thermische Energie führt zu einer inneren Temperatur, die messbar ist. Ein Thermometer misst die Temperatur in Celsius oder Fahrenheit. Je schneller sich Teilchen im Objekt bewegen, desto höher die gemessene Temperatur.

Zudem ist Wärme eine Energieform, die stets von einem wärmeren zu einem kälteren Stoff fließt. Der heiße oder kalte Zustand des Stoffes wird als Temperatur bezeichnet. Thermische Energie bezeichnet also die in einem System enthaltene Energie, die für seine Temperatur verantwortlich ist. Wärme ist der Fluss thermischer Energie. Thermodynamik – ein Teilgebiet der Physik – befasst sich mit Wärmeübertragung zwischen verschiedenen Systemen und der dabei verrichteten Arbeit.

Beispiele für thermische Energie

Thermische Energie begegnet uns täglich. Beispiele:

• Wärme der Sonne auf der Haut
• Eine Tasse heiße Schokolade
• Kochendes Wasser im Wasserkocher – Beispiel für thermische und kinetische Energie
• Backen im Ofen
• Wärme eines Heizkörpers

Betrachtet man kochendes Wasser auf einem Herd: Das Heizelement enthält thermische Energie. Nimmt diese zu, steigt auch die innere Energie des Herds. Die thermische Energie hier sind die Moleküle, die das Metall des Heizelements bilden. Diese bewegten Moleküle sind unsichtbar, aber vorhanden. Je schneller die Moleküle, desto mehr innere thermische Energie enthalten sie.

Schema thermische Energie:

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Methoden der Wärmeübertragung

Thermische Energie kann auf drei Grundarten übertragen werden: Konvektion, Konduktion (Wärmeleitung), Strahlung.

Konvektion

In vielen Haushalten erfolgt Heizung durch Konvektion aufgrund der Witterung. Wärmeübertragung durch Gase oder Flüssigkeiten. Wenn Luft in Räumen erwärmt wird, gewinnen Teilchen Wärmeenergie, bewegen sich schneller, erwärmen kühlere Teilchen. Da warme Luft weniger dicht ist als kalte, steigt sie auf; kältere Luft sinkt ab und wird in das Heizsystem gezogen. Dies ermöglicht schnelleren Teilchen, die Luft rascher zu erwärmen. Dies wird als kreisförmige Luftströmung bezeichnet – Konvektionsstrom, der kreist und unsere Räume erwärmt.

Konduktion (Wärmeleitung)

Wärmeleitung tritt zwischen sich berührenden Objekten auf – von einem Festkörper zum anderen. Beispiel: Bratpfanne auf dem Herd, die sich erwärmt, wenn der Herd eingeschaltet wird. Wird die kalte Pfanne auf den heißen Brenner gestellt, wird Wärmeenergie vom Brenner auf die Pfanne übertragen, die sich erwärmt.

Strahlung

Bei Strahlung bewegt sich Wärme durch Räume ohne Moleküle in Form elektromagnetischer Energie. Anders ausgedrückt: Jeder Gegenstand, dessen Wärme man ohne direkten Kontakt spüren kann, strahlt Energie ab. Gutes Beispiel: die Sonne – jeder spürt ihre Wärme, wenn er sich ihr aussetzt. Auch in einem vollen Raum spürt man natürliche Wärme, da jeder Körper Wärme abstrahlt.

Video: Wie thermische Energie entsteht

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Fazit

Thermische Energie wird auch Wärmeenergie genannt, da sie entsteht, wenn ein Temperaturanstieg Atome und Moleküle schneller bewegen und kollidieren lässt. In diesem Artikel wurden Definition, Beispiele und Übertragungsmethoden von Wärme bzw. thermischer Energie besprochen.

Ich hoffe, Sie haben genug aus der Lektüre gewonnen. Teilen Sie den Artikel gerne. Vielen Dank fürs Lesen!