Lösung zu Fragen zur Energie

1. Die Energie übernimmt in der Physik der dynamischen Systeme die Rolle einer gebietübergreifenden Bilanzgrösse (Energie kann transportiert und gespeichert werden). Weil der umfassende Energiebegriff weder definiert noch aus theoretischen Überlegungen abgeleitet werden, wird darauf verzichtet.
2. In einem Prozess durchfliesst eine mengenartige Grösse (Masse, Volumen, elektrische Ladung, Impuls, Drehimpuls, Entropie oder Stoffmenge) eine zugehörige Potenzialdifferenz (Gravitationspotenzial, Druck, elektrisches Potenzial, Geschwindigkeit, Winkelgeschwindigkeit, Temperatur, chemisches Potenzial). Die zugehörige Prozessleistung ist dann Potenzialdifferenz mal Stärke des durchfliessenden Mengenstromes.
3. Einem Mengenstrom kann bezüglich einer Referenzfläche ein Energiestrom zugeordnet werden. Die Stärke dieses zugeordneten Energiestromes ist gleich Potenzial auf der Referenzfläche mal Stromstärke der Menge. Im Gegensatz zur Prozessleistung hängt der zugeordnete Energiestrom von der Wahl des Potenzialnullpunktes ab. Den Begriff des zugeordneten Energiestromes braucht man unter anderem, um die Energieänderung eines Speichers zu rechnen.
4. Etwas salopp formuliert ist Arbeit die bezüglich eines Systems mechanisch ausgetauscht Energie. Arbeit ist demnach eine Austauschform der Energie bezüglich eines vorher umschriebenen und abgegrenzten Systems. Was bedeutet nun aber mechanisch (ist mechanisch eine Eigenschaft der Energie)? Das Attribut mechanisch weist darauf hin, dass diese Energie zusammen mit dem Impuls oder dem Drehimpuls ausgetauscht worden ist. Arbeit kann streng genommen nur über den Begriffen Kraft und Drehmoment definiert werden. Deshalb sollte man soweit möglich und zweckmässig nur von Arbeit einer Kraft oder Arbeit eines Drehmomentes reden. Die Leistung einer Kraft und die Leistung eines Drehmomentes entsprechen dann den zugeordneten Energieströmen (eine Kraft ist ein bezüglich des Systems gemessener Impulsstrom, ein Drehmoment ein bezüglich des Systems gemessener Drehimpulsstrom).

Aufgabe