Potentielle Energie ist Energie, die gespeichert wird, aber wie sie gespeichert wird, hängt von ihrer Art ab, beispielsweise chemischer, physikalischer oder elektrischer Energie. Die potentielle Energie bleibt gespeichert, bis sich die Situation ändert und die potentielle Energie freigesetzt wird. Die Freisetzung kann kontrolliert werden und nützliche Arbeit leisten, oder sie kann plötzlich und schädlich sein. Immer wenn potentielle Energie in großen Mengen vorhanden ist, ist ein Bewusstsein für die Menge an potentieller Energie und was seine Freisetzung auslösen könnte, ist wichtig für die Sicherheit und um eine unkontrollierte, zerstörerische Freisetzung zu vermeiden.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Potentielle Energie ist gespeicherte chemische, physikalische, elektrische oder andere Energie, die beim Auslösen freigesetzt werden kann. Chemische Energie wird in chemischen Bindungen gespeichert und bei chemischen Reaktionen freigesetzt. Physikalische Energie wird gespeichert, wenn eine Masse über ihrem Ruheplatz Null gehalten wird oder wenn eine Struktur belastet oder verformt wird. Elektrische Energie wird in elektrischen oder magnetischen Feldern und in Ansammlungen geladener Teilchen gespeichert. Andere Arten potentieller Energie umfassen Atomenergie und thermische Energie. Für jede Art potentieller Energie gibt es Anwendungen für nützliche Arbeit und Auslöser für destruktive Freisetzung.
Chemische potenzielle Energie
In der Chemie wird potentielle Energie in chemischen Bindungen gespeichert. Chemische Reaktionen können chemische potentielle Energie freisetzen und neue Verbindungen erzeugen oder Wärme und Licht erzeugen. Chemische Reaktionen werden verwendet, um Maschinen wie Automotoren anzutreiben oder Gebäude durch Verbrennen von Kraftstoffen zu heizen. Sprengstoffe setzen auch chemische Energie frei und können konstruktiv oder destruktiv sein.
Physische potenzielle Energie
Potentielle Energie in der Physik wird entweder in Gravitationsenergie oder als elastische Energie gespeichert. Die Gravitationsenergie ist auf die erhöhte Position eines Körpers mit Masse zurückzuführen. Je größer die Masse, desto mehr potentielle Energie wird gespeichert. Wenn die Masse freigegeben wird und fällt, ändert sich die potentielle Energie in kinetische Energie, wenn die Masse an Geschwindigkeit gewinnt. Die dabei entstehende kinetische Energie kann nützlich sein, etwa wenn sie Pfähle in den Boden rammt, oder gefährlich, etwa wenn eine Brücke einstürzt.
Bei der Verformung einer Struktur wird elastische Energie gespeichert. Zum Beispiel hat eine Feder eine normale Form, aber wenn sie zusammengedrückt oder gedehnt wird, speichert sie potentielle Energie. Wenn die potentielle Energie freigesetzt wird, kann sie Arbeit verrichten oder Schaden anrichten. Die Feder einer nicht-elektrischen Armbanduhr wird durch das Aufziehen der Uhr verformt und die potenzielle Energie treibt die Uhr an. Ein elastisches Band speichert potentielle Energie, wenn es gedehnt wird, aber wenn es reißt oder losgelassen wird, kann die potentielle Energie weh tun.
Elektrische potentielle Energie
Während Batterien Strom produzieren, ist der Prozess, der der Batterieleistung zugrunde liegt, eine chemische Reaktion. Die Reaktion erzeugt ein Ungleichgewicht von Elektronen, das eine elektrische Ladung an den Batteriepolen erzeugt. Dadurch speichern Batterien sowohl chemische als auch elektrische Energie.
In den elektrischen Feldern von Kondensatoren wird reine elektrische Energie gespeichert. Kleine Kondensatoren helfen bei der Funktion elektronischer Schaltungen und größere finden sich in Leuchtstofflampen und einigen Elektromotoren. Bei einem Kurzschluss eines großen Kondensators wird die potentielle Energie auf einmal freigesetzt und kann eine Explosion oder einen Brand verursachen.
Andere Arten potentieller Energie
Andere Formen potentieller Energie umfassen atomare und thermische Energie. Uranatome speichern Kernenergie, die bei Atomspaltungsreaktionen freigesetzt werden kann. Wasserstoffatome speichern Kernenergie, die Fusionsreaktionen wie in der Sonne und in Wasserstoffbomben antreibt. Andere Elemente können potentielle Kernenergie speichern, die in noch nicht entdeckten Reaktionen freigesetzt werden kann oder die bekannt sind, aber nicht verwendet werden. Die Spaltungsreaktionen treiben Kernreaktoren an, können aber auch in Atombomben verwendet werden.
Thermische Energie ist die Energie eines Stoffes wie eines Gases in einem Behälter. Die innere Energie des Gases ist tatsächlich kinetische Energie auf molekularer Ebene, da der Gasdruck durch die Wirkung der Gasmoleküle verursacht wird, die gegen die Behälterwände prallen. Es ist potentielle Energie, weil das Gas im Behälter gespeicherte Energie hat, die Arbeit verrichten kann, wenn das Gas in einen anderen Behälter mit weniger Druck strömt. Bei zu hohem Gasdruck kann der Behälter platzen und bei einer Explosion die gesamte potentielle Energie auf einmal freisetzen.
Potentielle Energie ist nützlich, weil sie gespeichert werden kann, bis sie benötigt oder dorthin transportiert wird, wo sie benötigt wird. In jedem Fall besteht die Gefahr, eine unbeabsichtigte Freisetzung der potentiellen Energie auszulösen. Daher muss mit potentieller Energie sorgsam umgegangen werden, damit sie ihre vorgesehene Funktion erfüllt und keinen Schaden anrichtet.
