Arbeit, Energie und Leistung

Das Wort "Energie" hat einen griechischen Ursprung "Enérgeia", zu Deutsch "Wirksamkeit". Enérgeia war für Aristoteles (384-322 v.Chr.) die Wirkkraft, durch die Mögliches in Seiendes übergeht.

In einem Konversationslexikon des Jahres 1898 ist über den Begriff Energie der nebenstehende Text zu lesen. Hier die "Übersetzung" in moderner Schrift: Energie (grch.), in sittlicher Bedeutung soviel wie Willenskraft, Tatkraft, d.h. die Fähigkeit, seinen Willen auch mit der Tat zu beweisen. Davon energisch, tatkräftig. - In physikalischer und technischer Hinsicht heißt E. die Fähigkeit eines Körpers, eine mechan. Arbeit (s.o.) zu leisten; sie läßt sich also kurz als Arbeits- oder Wirkungsfähigkeit der Körper bezeichnen. Die E. ist entweder kinetische E. (Bewegungsenergie) oder potentielle E. (E. der Lage oder Anordnung).

Heute ist der Begriff "Energie" in aller Munde, dabei wurde er für die Physik erst etwa 1850 von Lord Kelvin vorgeschlagen, da bis zu dieser Zeit die kinetische Energie als "lebendige Kraft", die potentielle Energie als "Fallkraft" oder "Spannkraft" bezeichnet wurde. Um eine saubere Unterscheidung zur newtonschen Kraft herzustellen, machte Kelvin diesen Vorschlag. Trotzdem halten sich noch heute manche Begriffe bei denen "Kraft" und "Energie" gleichgesetzt werden: Kraftwerk; Kraftstoff usw.

Es wurde bereits im 18. Jahrhundert vermutet, dass es so etwas wie den Energieerhaltungssatz gibt. Schon Leonardo da Vinci stellte um 1500 fest, dass alle Pläne ein Perpetuum mobile (Gerät, welches Energie aus dem Nichts erzeugt) zu bauen zum Scheitern verurteilt wären. Ab 1775 lehnte die französische Akademie der Wissenschaften Entwürfe für ein Perpetuum mobile mit der Begründung ab: "Diese Art Forschung hat mehr als eine Familie zugrunde gerichtet, und in vielen Fällen haben Techniker, die Großes hätten leisten können, ihr Geld, ihre Zeit und ihren Geist darauf verschwendet." Heute weiß man, dass ein Perpetuum mobile ein Widerspruch zum Energiesatz wäre.

Erst Mitte des 19. Jahrhunderts wurde aber der Energiesatz explizit formuliert. Als erster schrieb der deutsche Arzt und Naturphilosoph Robert Mayer (1814-1878): "Fallkraft, Bewegung, Wärme, Licht, Elektrizität . . . sind ein- und dasselbe Objekt in verschiedenen Erscheinungsformen."

Mayer war in der Physik ein Außenseiter und wurde zunächst wenig beachtet. Aber auch der namhafte deutsche Physiker Hermann von Helmholtz (1821-1894) formulierte in seinem Buch "Erhaltung der Kraft" den Energiesatz, die Zeit war reif.

Der englische Bierbrauer Prescott Joule (1818-1889), der von vornherein vom Energiesatz überzeugt war (er wollte nicht annehmen, dass die Arbeit, die beim Anheben eines Bierfasses verrichtet wird, beim Herunterfallen vollständig vernichtet wird) ging experimentell an die Sache heran. In seiner berühmten Apparatur, bei der sinkende Gewichtsstücke die Schaufelräder in einem wassergefüllten Kessel drehten und dabei das Wasser erwärmten, konnte er die Erhaltung der Energie demonstrieren.

"Rührversuch" von Joule