WH54 Fachwortlexikon
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Bildbeschreibung und Urheberrecht

Höhenenergie


m·g·h


Basiswissen


Die Höhenenergie ist oft - aber nicht immer - dasselbe wie potentielle Energie. Die Höhenenergie wird oft in Joule angegeben. Für einfache Fälle gilt die Formel: E=m·g·h

Wie ist Höhenenergie definiert?


◦ Das ist die Energie, die in der möglichen Fallhöhe gespeichert ist.
◦ Wenn etwas fällt, dann wird es von alleine schneller.
◦ Dabei gewinnt es an Bewegungsenergie.
◦ Die Energie war vorher Höhenenergie.

Formel


◦ E = m·g·h

Legende


◦ E = Höhenenergie, z. B. in Joule
◦ m = Masse des Körpers, z. B. in kg
◦ g = Erdbeschleunigung, etwa 10 m/s²
◦ h = Höhe, die der Körper fallen kann, z. B. in m
◦ Siehe auch => Höhenenergie berechnen

In Worten


◦ Nimm die Masse m des Körpers, z. B. 120 kg.
◦ Multiplizieren diese Masse m mit 10 m/s².
◦ Das gäbe hier hier 1200 kg·m/s².
◦ Multipliziere dieses Ergebnis dann noch mit der möglichen Fallhöhe.
◦ Das gibt die Rechnung: 1200 kg·m/s²·5m = 6000 kg·m/s² = 6000 J
◦ Das Ergebnis ist die Höhenenergie in Joule.

Wann gilt die Formel E=mgh?


◦ Sie gilt für eine konstante Anziehungskraft zwischen Körpern.
◦ Die Anziehungskraft der Erde ist gedanklich im g enthalten.
◦ Nahe der Erdoberfläche liegt der Wert von g oft nah bei 9,81.
◦ Nahe der Erdoberfläche heißt: bis gut 20 km Höhe oder etwas mehr.
◦ Dort gilt => E=mgh

Wann gilt die einfache Formel nicht mehr?


◦ Wenn man aber höher Richtung Weltraum geht wird g deutlich kleiner.
◦ Dann produziert die Formel von oben immer größere Fehler.
◦ Es gibt alternative Berechnungsarten, sie sind aber aufwändig.
◦ Siehe mehr dazu unter => g als Funktion der Höhe

Was ist der Unterschied zur Hubarbeit?


◦ m·g·h
◦ Diese Formel gilt sowohl für die Hubarbeit wie auch die Höhenenergie.
◦ Von Energie spricht man bei einer ruhenden Fähigkeit.
◦ Von Arbeit spricht man wenn diese Fähigkeit in Aktion ist.
◦ Wenn ein Stein hoch gehoben wird, dann wird an ihm Arbeit verrichtet.
◦ Wenn er oben ist, dann hat er potentielle Energie.
◦ Mehr dazu unter => Arbeit oder Energie

Ist Höhenenergie dasselbe wie potentielle Energie?


◦ Nein:
◦ Eine Höhenenergie ist immer eine potentielle Energie.
◦ Aber nicht jede potentielle Energie ist sinnvoll auch eine Höhenenergie.
◦ Potentielle Energie meint allgemein: in Kraftfeldern gespeicherte Energie.
◦ Man stelle sich zum Beispiel Gasmoleküle in einem Weltraum-Gas-Nebel vor.
◦ Aus solchen zunächst kalten Gasnebeln können von alleine Sterne entstehen:
◦ Die Moleküle ziehen sich gegenseitig an. Dadurch werden sie schneller.
◦ Kollidieren sie dann, wird ihre Geschwindigkeitsenergie zu Wärme.
◦ Ab einer bestimmten Temperatur beginnen dann Fusionsreaktionen.
◦ Die Moleküle im Gasnebel hatten am Anfang eine potentielle Energie.
◦ Aus dieser ist am Ende Wärmenenergie geworden, die einen Stern zündete.
◦ Man würde den Molekülen am Anfang aber keine Höhe zuschreiben.
◦ Von einer Höhe geht man bei festen Körper mit Oberflächen aus.
◦ Die Gasmoleküle waren aber frei im Nebel verteilt.
◦ Das war ein Beispiel für potentielle Energie,
◦ die aber vorher keine Höhenenergie war.
◦ Mehr unter => Kontraktionsenergie

Wo wird Höhenenergie großtechnisch genutzt?


◦ Vor allem in Wasserkraftwerken:
◦ Man staut Flüsse auf: an den Staumauern entsteht ein großer Höhenunterschied.
◦ Am Fuß der Staumauer lässt man das Wasser auslaufen.
◦ Es steht dort unter hohen hydrostatischen Druck.
◦ Dieser treibt Wasserturbinen zur Stromgewinung an.
◦ Siehe auch => Wasserkraftwerke

Tipp


◦ Wenn man die Masse in kg und die Höhe in Metern einsetzt, ...
◦ dann kommt als Ergebnis immer Joule - kurz J - heraus.

Synonyme


=> Potentielle Energie
=> Höhenenergie
=> Lageenergie
=> Fallenergie

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