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Gasbrenner

Überblick

Energie in der Physik

Kinetische gegenüber potenzieller Energie

Erzeugen von Energie

Energieerzeugung durch Verbrennen fossiler Brennstoffe

Kernenergie

Erneuerbare Energie

Sonnenenergie

Windenergie

Meeresenergie

Energie aus Biomasse

Geothermische Energie

Hydroelektrische Energie

Energie von Nahrung und bei körperlicher Betätigung

Kalorien in der Ernährung

Kalorien beim Training

Energie bei der Gewichtsänderung

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Überblick

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Energie ist ein zentrales Konzept der Physik, Chemie, Physiologie und das Leben selbst. Weder Leben noch Bewegung sind ohne Energie möglich. In der Physik wird sie als die Eigenschaft von Objekten oder Feldern definiert, die das Ausführen von Arbeit an anderen Objekten ermöglicht, zum Beispiel Bewegung initiieren. Im internationalen System der Einheiten (Système International d’Unités, SI) lautet die Einheit für Energie Joule. Ein Joule repräsentiert die verbrauchte Energie, wenn eine Kraft von 1 Newton auf einen Körper angesetzt wird und dieser einen Meter bewegt wird.

Energie in der Physik

Kinetische gegenüber potenzieller Energie

Die kinetische Energie eines Körpers mit einer Masse m, die sich mit einer Geschwindigkeit v bewegt, entspricht der Arbeit, die eine Kraft ausführen muss, um den Körper aus seinem Ruhezustand auf die Geschwindigkeit v zu beschleunigen. Arbeit bezieht sich hierbei auf die Menge der Kraft, die benötigt wird, um den Körper entlang einer Strecke s zu bewegen. Mit anderen Worten ist es die Energie eines sich bewegenden Körpers. Potenzielle Energie ist andererseits die Energie eines Körpers im Ruhezustand. Es ist die Energie, die benötigt wird, den Körper in der derzeitigen Position im Raum zu halten.

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Sir Adam Beck Hydroelectric Power Station. Niagara-Fälle, Ontario, Kanada

Wenn zum Beispiel ein Tennisball von einem Tennisschläger getroffen wird und augenblicklich stoppt, bewirken die Kräfte, die auf ihn einwirken (wie Schwerkraft und Widerstand des Schlägers), dass er in dieser Position verbleibt. In dem Moment verfügt es über potenzielle Energie, jedoch nicht über kinetische. Sobald er vom Schläger abprallt und sich entfernt, verfügt er über kinetische Energie. Wenn der Körper in Bewegung ist, verfügt er sowohl über potenzielle als auch kinetische Energie. Kinetische Energie wandelt sich in potenzielle oder umgekehrt. Wenn beispielsweise ein Stein direkt nach oben geworfen wird, wird kinetische Energie in potenzielle Energie gewandelt, wenn der Stein hoch fliegt und verlangsamt. Die potenzielle Energie ist schließlich an ihrem Höchstpunkt, wenn der Stein seinen Flug stoppt. Der Stein fällt dann herunter. Während er beschleunigt, steigt die kinetische Energie, die potenzielle Energie sinkt. Schließlich erreicht die kinetische Energie ihren Höchstwert beim Aufprall auf der Erde, wenn der Stein sich nicht mehr bewegt.

Das Gesetz zur Energieerhaltung besagt, dass die Gesamtmenge von Energie in einem isolierten System konstant bleibt. Der Stein im Beispiel oben verfügt über die veränderlichen Mengen potenzieller und kinetischer Energie während des Falls, aber die Summe der beiden ist gleichbleibend, weil kinetische Energie sich in potenzielle Energie und umgekehrt wandelt.

Erzeugen von Energie

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Potenzielle und kinetische Energie kann genutzt werden, um Arbeit umzusetzen, zum Beispiel Objekte in Bewegung versetzen. Menschen nutzen das Prinzip, um viele schwierige Aufgaben mithilfe verschiedener Geräte und Maschinen umzusetzen. Die kinetische Energie von fließendem Wasser wurde viele Jahrhunderte genutzt, um Wassermühlen zu bewegen, die Getreide mahlten. Da mehr und mehr Menschen Technologien wie Autos und Computer im alltäglichen Leben nutzen, steigt der Bedarf an Energie. Derzeit sind die Hauptquellen für Energie nicht erneuerbar. Das bedeutet, dass diese aus Brennstoffen bestehen, die auf der Erde abgebaut wurden und ihre Quellen nicht ausreichend schnell ersetzt werden können, um die zukünftige Nachfrage zu bedienen. Beispiele solcher Brennstoffe sind Kohle, Öl und Uran, das verwendet wird, um Kernenergie zu erzeugen. Seit einigen Jahren ist erneuerbare Energie bzw. Energie, die anhand Technologie des Menschen erneuert werden kann, auf der Tagesordnung vieler Regierungen und vieler internationalen Organisationen wie die UN. Eine große Anzahl von Forschungsprojekten konzentriert sich auf das Finden erneuerbarer Energie. Einige der derzeit genutzten Technologien für erneuerbare Energien erzeugen unter anderem Wind-, Sonnen- und Energie durch Wellen.

Energie, die für industriellen und Hausgebrauch erzeugt wird, wird in der Regel in elektrische Energie umgewandelt. Elektrische Leistung ist die Geschwindigkeit, mit der Energie in einem Stromkreis übertragen wird. Elektrische Energie wird durch Batterien oder Elektrogeneratoren erzeugt. Die ersten Kraftwerke erzeugten Elektrizität aus Kohle und Wasser, aber schließlich gab es auch andere Quellen wie Öl, Erdgas, Sonne und Wind. Der Grundsatz der Energieerzeugung besteht darin, Energie zu erhalten, die leicht zu transportieren und zu nutzen ist (hauptsächlich Elektrizität). Manchmal erzeugen große Industrieeinrichtungen ihre eigene Energie, aber im Allgemeinen erfolgt die Energieproduktion in Kraftwerken industriellen Umfangs, da es logistisch und wirtschaftlich nicht auf Haushaltsebene machbar ist. Das trifft insbesondere auf die Stromerzeugung zu, die sich auf teure Technologie oder solche stützt, die eine fortlaufende Überwachung sowie Sicherheitsmaßnahmen erfordert, beispielsweise Kern-, Wellen- oder Windkraft. Einer der Gründe, dass elektrische Energie als die primäre Energiequelle für Privat und Wirtschaft gewählt wurde, ist der einfache Transport über lange Strecken anhand von Stromkabeln bei geringem Verlust.

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Strommasten nahe Sir Adam Beck Hydroelectric Power Station. Niagara-Fälle, Ontario, Kanada

Elektrizität kann aus mechanischen, thermischen und anderen Formen der Energie erzeugt werden. Mechanische Kraft umfasst Energie, die von Turbinen erzeugt wird. Diese werden durch Wasser, Dampf, heißem Gas oder Luft bewegt. Dampf wird durch Verbrennen fossiler Brennstoffe oder aus Kernreaktionen gewonnen. Fossile Brennstoffe sind Brennstoffe, die aus der Erde stammen wie Öl, Erdgas und Kohle. Da diese Quellen begrenzt sind, gehören sie zu den sogenannten nicht erneuerbaren Quellen. Erneuerbare Quellen umfassen Sonnen-, Meeres-, geothermische Energie und Biomasse.

In Bereichen, in denen die Stromversorgung aufgrund der Infrastruktur und wirtschaftlicher Schwierigkeiten nicht durchgängig gewährleistet ist oder es nicht möglich ist, auf das Netz zuzugreifen, werden Notfall- und tragbare Systeme eingesetzt. Viele Einzelpersonen, Unternehmen und Organisation wie Krankenhäuser verwenden kleine Generatoren, um Elektrizität zu erzeugen. Hierbei handelt es sich in der Regel um Kolbenmaschinen, die fossile Brennstoffe verbrennen und den erzeugten Druck in mechanische Bewegung wandeln. Einige Gebiete, in denen ausreichend Sonnenlicht vorliegt, verwenden auch Fotovoltaikanlagen zur Notfallsicherung.

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Kraftwerk Florida Power and Light Company, Port Everglades, Florida. Ein 4-Einheiten-Öl- und Gas-Kraftwerk

Energieerzeugung durch Verbrennen fossiler Brennstoffe

Fossile Brennstoffe haben sich über Millionen von Jahren aus den Überbleibseln von Pflanzen und Tieren unter extremen Druck- und Temperaturbedingungen in der Erdkruste gebildet. Sie sind üblicherweise kohlenstoffreich. Diese Brennstoffe setzen bei Verbrennen Energie frei, aber auch Kohlenstoffdioxid (CO₂), ein Treibhausgas. Derzeit sind fossile Brennstoffe weltweit die Hauptenergiequelle zur Stromerzeugung. Die von ihnen verursachten Treibhausgasemissionen tragen jedoch zur globalen Erwärmung bei. Ein weiteres Problem bei fossilen Brennstoffen besteht darin, dass sie nicht erneuerbar sind und daher schneller erschöpfen, als neue fossile Brennstoffe geschaffen werden. Wenn wir uns hauptsächlich auf fossile Brennstoffe stützen, werden wir eines Tages keine Energiequellen mehr zur Verfügung haben.

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Kühltürme eines Kernkraftwerks. Bild mit Genehmigung von 123RF.com

Kernenergie

Kernenergie ist eine Alternative zu fossilen Brennstoffen. Sie wird durch eine kontrollierte Kernspaltungsreaktion erzeugt. Hierbei wird der Kern eines Atoms in kleinere Teile gespalten und setzt so Energie frei. Diese Energie erhitzt Wasser und produziert somit Dampf, der wiederum die Turbinen bewegt.

Die Technologie ruft Sicherheitsbedenken hervor, insbesondere nach einer Anzahl von Unfällen in Kernkraftwerken. Die bekanntesten und verhängnisvollsten passierten bereits in Tschernobyl in der Ukraine, Three Mile Island in den USA und f*ckushima in Japan. Nach der f*ckushima-Katastrophe haben mehrere Länder angefangen, den Einsatz von Kernenergie zu überdenken. Einige Länder wie Deutschland arbeiten daran, Kernkraftwerke in naher Zukunft abzuschalten.

Ein weiteres Problem ist die Lagerung nuklearen Abfalls. Für die Kernspaltung wird Brennstoff benötigt. Dieser kann wiederverwendet werden, muss jedoch schließlich ausgetauscht werden. Einige der Nebenprodukte der Kernenergieerzeugung können in anderen Bereichen wie die Medizin oder Waffenproduktion verwendet werden, aber der Hauptteil des Materials muss als radioaktiver Abfall gelagert werden. Derzeit hat jedes Land eigene Lagersysteme für verbrauchtes Brennmaterial. Diese sind Lagerstätten in geologischen Strukturen oder der Meeresboden sowie Lagerung in Abklingbecken oder -behältern. Dies birgt Probleme und Risiken wie Kosten, Lecks, Platzmangel und feindliche Angriffe auf die Lager.

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Pickering Nuclear Generating Station, Ontario, Kanada

Eine sicherere Alternative, die zurzeit erforscht wird, ist die Erzeugung von Energie aus Kernfusion. Dies ist eine Reaktion, die Energie freigibt, wenn mehrere Kerne mit hoher Geschwindigkeit kollidieren und sich zu einem neuen Kern verbinden. Dies erfolgt, da die abstoßenden Kräfte der Kerne, wenn sie sehr nah bei einander sind, schwächer sind, als die Kräfte, die sie einander anziehen lassen. Ähnlich wie bei der Kernspaltung verursacht diese Reaktion radioaktiven Abfall, aber dieser Abfall ist nach etwa einhundert Jahren nicht mehr radioaktiv, verglichen mit den tausend Jahren Radioaktivität bei der Kernspaltung. Die für diese Reaktion erforderlichen Materialien sind zudem kostengünstiger. Derzeit erfordern Fusionsreaktionen hohe Energiemengen, aber Forscher suchen nach Wegen, damit diese Reaktion mehr Energie erzeugt, als sie benötigt, und somit wirtschaftlich ist.

Erneuerbare Energie

Andere Alternativen umfassen erneuerbare Energiequellen wie Wellen, Sonnenlicht und Wind. Zurzeit sind diese alternativen Quellen nicht ausreichend entwickelt, um fossile Brennstoffe zu ersetzen. Aufgrund der Subventionen einiger Regierungen und weil diese Energiequellen weniger schädlich für die Umwelt sind als die nicht erneuerbaren, werden diese immer beliebter.

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Fotovoltaikpaneel

Sonnenenergie

Experimente zur Sonnenenergie wurden bereits 1873 durchgeführt, aber diese Technologie war bis vor Kurzem nicht weitreichend genutzt worden. In den letzten Jahren ist die Sonnenkollektorenindustrie aufgrund der Nachfrage und Subventionen von Regierungen und internationalen Organisationen sehr schnell gewachsen. Sonnenkollektorenfarmen, große Gebiete, die mit Solarpaneelen bedeckt sind, wurden zuerst in den 1980ern errichtet. Sonnenenergie wird gesammelt und Elektrizität wird anhand von Fotovoltaikpaneelen erzeugt. Manchmal werden Wärmekraftmaschinen genutzt, in denen Sonnenenergie Wasser erwärmt und der resultierende Wasserdampf dreht die Turbinen, die wiederum Generatoren drehen.

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Windturbine am Exhibition Place. Toronto, Ontario, Kanada

Windenergie

Windenergie wird seit Langem von Menschen genutzt. Der erste Haupteinsatz war beim Segeln, bereits vor 7000 Jahren. Windmühlen werden ebenfalls seit hunderten von Jahren verwendet. Die ersten Windturbinen wurden in den 1970ern gebaut.

Meeresenergie

Gezeitenenergie wurde ebenfalls bereits seit dem römischen Reich genutzt, aber die Energie von Wellen und Strömungen wird erst seit Kurzem verwendet. Seit einigen Jahren werden Stationen, die Wellen-, Gezeiten- und Strömungsenergie „ernten“ gebaut und getestet. Obwohl die Energieerzeugung mit Meereskraft nicht neu ist, müssen großangelegte Geräte hierfür erst noch entwickelt und getestet werden. Der Grund liegt bei den hohen Kosten solcher Kraftwerke und fehlendem Fortschritt bei aktuellen Technologien. Derzeit bestehen Wellenfarmen in Portugal, Großbritannien, Australien und den USA, aber einige sind im Versuchsstadium. Meeresenergie hat das große Potenzial, Energie für große Bevölkerungszahlen zu produzieren.

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Gezeitenturbine im Canada Science and Technology Museum, Ottawa

Energie aus Biomasse

Biomasse oder Biobrennstoffe erzeugt Energie, wenn Pflanzenmaterial verbrannt wird. Bei diesem Prozess wird Sonnenenergie, die Pflanzen durch Photosynthese erzeugen, als Hitze freigesetzt. Sie wird weitgehend im täglichen Leben eingesetzt, beispielsweise um Wärme für Heizung und Kochen, aber auch Brennstoff für Transport bereitzustellen. Alkohol und Öle können aus Pflanzen gewonnen werden. Auch Biobrennstoffe auf Basis von Tierfett sind in Gebrauch. Eine Variante von Biobrennstoffen, Biodiesel, wird in der Automobilbranche sowohl als Additiv für andere Dieselkraftstoffe als auch an sich benutzt.

Geothermische Energie

Die Erde speichert Energie in ihrem Kern in Form von Wärme. Die Erdkruste war seit ihrer ursprünglichen Bildung heiß und weitere Wärme wird fortwährend vom radioaktiven Zerfall von Mineralien erzeugt. Bis vor Kurzem war diese Energie hauptsächlich in Gebieten zugänglich, die an den Grenzen tektonischer Platten liegen und heiße Quellen aufweisen. Heute werden geothermische Brunnen gebohrt, um diese Energie ausgiebiger zu nutzen. Allerdings ist dies ein teures Verfahren.

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Der Niagara River nahe der The William B. Rankine Generating Station, die 2009 außer Betrieb genommen wurde. Niagara-Fälle, Ontario, Kanada

Hydroelektrische Energie

Hydroelektrische Energie ist eine weitere Alternative zu fossilen Brennstoffen. Mit Wasser erzeugte Energie wird von vielen als saubere Energie betrachtet, die wenig negative Auswirkungen auf die Umwelt hat. Tatsächlich stellen diese Energiequellen kein Problem hinsichtlich Treibhausgasen dar wie fossile Brennstoffe.

Hydroelektrische Energie wird durch fließendes Wasser erzeugt. Sie wird ebenfalls seit Langem von Menschen genutzt. Eine Wassermühle ist ein Beispiel der Nutzung dieser Energie. Aktuell wird Elektrizität durch das „Ernten“ von kinetischer Energie von fließendem Wasser von Flüssen oder von potenzieller Energie von Wasserreservoiren. Diese Energie bewegt Wasserturbinen. Dämme nutzen den Höhenunterschied zwischen dem Reservoir, aus dem das Wasser fließt, und dem Fluss, in den das Wasser fließt.

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Robert Moses Niagara Hydroelectric Power Station. Lewiston, New York, USA

Trotz der positiven Faktoren hydroelektrischer Energie gibt es viele Probleme mit ihrer Erzeugung. Beispielsweise werden Lebensräume zerstört, wenn die Dämme gebaut werden, und es wird erheblicher Schaden bei der Biodiversität angerichtet. Nach dem Bau von Dämmen werden Pflanzen und Tiere von ihren Ressourcen abgeschnitten, die normalerweise in ihrem Ökosystem vorhanden sind. Fische können eventuell nicht weiter den Fluss hinaufschwimmen, um ihre Eier abzulegen, und können sich möglicherweise nicht an die neuen Verhältnisse anpassen. Umsiedlung von Menschen aufgrund von Dämmen ist ein humanitäres Problem in einigen Ländern, wo der Bau nicht von den Behörden und der Regierung reguliert wird. Eins der bekanntesten Dammprojekte im Hinblick auf Menschenrechtsverletzungen und Umweltproblemen ist die Drei-Schluchten-Talsperre in China. Beim Bau dieses Damms wurden mehr als 1,2 Millionen Menschen umgesiedelt und Industriegebiete und Städte wurden geflutet. Dies ist ein Problem, weil menschlicher sowie industrieller Abfall auf dem gefluteten Gebiet das Wasser verschmutzt haben. Wissenschaftler sind besorgt, dass ein Reservoir dieser Größe die Gefahr vermehrter Erdrutsche (dies ist bereits ein Problem) und Erdbeben birgt. Seit 2011 hat die chinesische Regierung Probleme mit dem Projekt bestätigt, einschließlich der Häufigkeit von Erdbeben.

Energie von Nahrung und bei körperlicher Betätigung

Kalorien in der Ernährung

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Eine Kalorie bei Zucker, Apfel, Banane und Salami

Energie in der Ernährung und bei körperlicher Betätigung wird in Kilojoule oder Kalorien (meistens Kilokalorien) gemessen. Eine Kalorie (Ernährung) entspricht einer Kilokalorie oder 1000 Kalorien der wissenschaftlichen Notation. Dies entspricht etwa 4,2 Kilojoule. Eine Kalorie (Ernährung) wird offiziell als Energiemenge definiert, die erforderlich ist, ein Kilogramm Wasser um 1 Grad auf der Kelvin-Skala zu erwärmen. Es gibt 9 Kalorien (Ernährung) pro Gramm bei Fetten, 4 Kalorien pro Gramm bei Kohlenhydraten und Proteinen und 7 Kalorien pro Gramm bei Alkoholen. Auch andere Substanzen enthalten Kalorien. Diese Energie wird während des Stoffwechsels freigesetzt.

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Bei einer Diät zählen Menschen häufig die durch Essen und Trinken zu sich genommenen und durch körperliche Übung verbrannten Kalorien, um festzustellen, ob sie mehr oder weniger als ihren täglichen Kalorienbedarf aufnehmen. Der Gedanke hinter dem Kalorien zählen ist, weniger Kalorien als den täglichen Bedarf zu sich zu nehmen, obwohl Ernährungsberater und Ärzte empfehlen, nicht regelmäßig weniger als 1000 Kalorien pro Tag zu sich zu nehmen. Der tägliche Bedarf wird anhand von Formeln berechnet, die auf dem durchschnittlichen Stoffwechsel eines Menschen beruhen. Die Strategien des Körpers zur Speicherung und Nutzung von Energie sind nicht linear. Weniger Kalorien aufzunehmen, als man verbrennt, muss nicht unbedingt direkt zu Gewichtsverlust führen, wenn der Körper sich an die geringere Kalorienmenge anpasst, indem er den Stoffwechsel verlangsamt und weniger Energie verbraucht. Trotzdem empfehlen die meisten Quellen für gesunde Ernährung das Nachhalten der täglich aufgenommenen Kalorien.

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Die Kaloriendichte oder Energiedichte ist ein nützliches Konzept in der Ernährung. Sie bezieht sich auf die Kalorienmenge pro Gramm Nahrungsmittel. Nahrungsmittel mit geringer Kaloriedichte haben häufig einen hohen Wassergehalt. Sie füllen den Magen und geben ein Gefühl der Sättigung mit weniger Kalorien als Nahrungsmittel mit hoher Kaloriendichte. Beispielsweise haben 100 Gramm Schokolade 504 Kalorien, was etwa der Kalorienmenge von 320 Gramm mageren weißen hautlosen Truthahnfleisches oder etwa 6,3 kg Gurken entspricht. Vielleicht ist es einfacher, sich vorzustellen, dass ein Stückchen Schokolade etwa die gleiche Anzahl Kalorien (50) wie ein Esslöffel Truthahn oder 6,3 Tassen Gurke hat. Wenn man das Gefühl der Sättigung vergleicht, nachdem man 6 Tassen Gurke oder ein Stück Schokolade gegessen hat, ist es wahrscheinlich, dass die Gurken ein Sättigungsgefühl erzeugen, während die Schokolade den Wunsch erzeugt, mehr zu essen. Daher ist die Kenntnis über die Kaloriendichte von Nahrungsmitteln nützlich für Menschen, die weniger Kalorien zu sich nehmen möchten. Obwohl es stimmt, dass die meisten ungesunden Nahrungsmittel hohe Mengen Fett und Zucker sowie eine hohe Kaloriendichte aufweisen, muss jemand, der sich gesund ernähren will, nicht nur den Kaloriengehalt, sondern auch den Nährwert der Nahrung beachten.

Die Nährwertdichte ist ein ähnliches Konzept. Hier wird die Menge von Elementen wie Vitaminen, Ballaststoffen, Antioxidantien und Mineralien mit der Energiemenge verglichen. Daher sind Nahrungsmittel mit hoher Nährwertdichte Nahrungsmittel, die über eine hohe Nährstoffmenge pro Energieeinheit verfügen. Das Gegenteil sind „leere“ Kalorie-Nahrungsmittel, die über wenig oder gar keine Nährwerte verfügen. Alkohol ist ein Beispiel solcher Nahrungsmittel. Personen sollten ihren Verbrauch leerer Kalorien minimieren, insbesondere wenn sie Diät halten, da sie ansonsten eventuell nicht genügend Nährstoffe zu sich nehmen.

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Kalorien beim Training

Die Energie, die vom menschlichen Körper benötigt wird, um den Grundumsatz (basal metabolic rate, BMR) aufrechtzuerhalten, stellt die Eenergiemenge dar, die ein menschlicher Körper im Ruhezustand benötigt. Diese umfasst die Unterstützung des Stoffwechsels des Gehirns sowie anderer Organe und Gewebe. Sie stützt zudem körperliche Aktivität. Der BMR und darüber hinaus die verbrauchte Gesamtenergie erhöhen sich, wenn der Körper Fett verliert und Muskelgewebe aufbaut. Sowohl das Verlieren von Fett als auch der Aufbau von Muskeln verbessern den Stoffwechsel und den Gesundheitszustand. Daher wird im Allgemeinen empfohlen, gesundes Essen mit Training zu verbinden, das Muskeln erhält und aufbaut.

Die Wirkung des Trainings auf den Energieverbrauch des Körpers hängt davon ab, ob die Übung aerob oder anaerob ist. Aerobe Übungen nutzen Sauerstoff, um Glukose aufzubrechen und Energie zu erzeugen, während anaerobe Übungen Kreatinphosphate zur Produktion von Energie nutzen, die zur Ausführung der Übungen benötigt wird. Anaerobe Übungen unterstützen den Muskelaufbau. Sie sind intensiver und kurzfristig wie Sprinten und Gewichtheben. Sie können nicht für lange Dauer ausgeführt werden, da Milchsäure als Nebenprodukt der chemischen Reaktion, die für die Energieerzeugung notwendig ist, in die Blutbahn gelangt. Der Überschuss an Milchsäure führt zu Schmerz. Wird die Übung trotzdem fortgesetzt, kann man sogar Bewusstlosigkeit erleiden. Aerobe Übungen hingegen erfordern Ausdauer und sind langfristiger, beispielsweise Marathonlaufen. Sie trainieren die Herzmuskeln und das Atmungssystem, verbrennen Fett und verbessern den Kreislauf.

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Café De Paris in Quebec, Kanada

Energie bei der Gewichtsänderung

Wie oben bereits erwähnt, kann eine Gewichtsreduzierung durch größeren Verbrauch von Kalorien erfolgen, als man zu sich nimmt. Aber dies ist nicht immer der Fall bzw. bedeutet es auch nicht, dass der Prozess über eine längere Zeit aufrechterhalten werden kann. Der Körper verwendet eine Reihe von Anpassungstechniken, um den Mangel an Energie auszugleichen, darunter die Verlangsamung des Stoffwechsels. Das führt zu Stillstand bei Gewichtsverlust: Trotz fortgesetzter Diät und Training nimmt man nicht mehr ab. In dieser Situation empfiehlt sich, die Nahrung und das Training zu variieren, beispielsweise einen neuen Sport auszuprobieren, die Kalorienaufnahme pro Tag zu ändern oder wöchentliche Kaloriengrenzen statt tägliche aufzustellen.

Eine Methode ist die Kalorienverschiebung: für einen bestimmten Zeitraum nach und nach die tägliche Kalorienaufnahme erhöhen oder verringern, und sie danach wieder auf die ursprüngliche Menge setzen. Einige Diätpläne empfehlen auch, die Art der Nahrungsmittel und Mengen pro Mahlzeit zu variieren, beispielsweise an einem Tag ein kleines Mittagessen mit vielen Kohlenhydraten und am nächsten Tag ein großes Mittagessen mit vielen Proteinen zu essen. Das Prinzip der Kalorienverschiebung besteht darin, keinem Muster zu folgen, sodass der Körper nicht weiß, wie viele Kalorien pro Tag zu erwarten sind, und sich nicht anpassen kann, indem er den Stoffwechsel verlangsamt. Es wird auch empfohlen, anaerobe Übungen zur Erhöhung der Muskelmasse und zur Verbesserung des Stoffwechsels durchzuführen, aber verschiedenartige Übungen, mit einer zufälligen Mischung aus aerobem und anaerobem Training sind besser, um dafür zu sorgen, dass der Stoffwechsel nicht verlangsamt wird.

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Energy Drink Red Bull

Es ist wichtig, daran zu denken, dass Muskelmasse für einen gesunden Stoffwechsel notwendig ist, und es kann helfen, sich als Ziel zu setzen, die Menge des Gesamtfettgehalts des Körpers zu verringern, statt das Gewicht zu verringern. Muskelmasse wiegt mehr als Fett. Wenn man also Muskeltraining betreibt, kann es sein, dass man an Gewicht zunimmt. In dieser Situation ist es nützlich, andere Körpermaße zu beobachten, beispielsweise den prozentualen Anteil des Körperfetts oder den Umfang einzelner Körperteile wie die Taille oder Hüften.

Energy Drinks

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Das Wort „Energy“ wird bei Marketingprodukten gern verwendet. Energy Drinks werden zum Beispiel als leistungssteigernde Getränke verkauft. Sie enthalten in der Regel Stimulanzien wie Koffein, einige Kräuterextrakte und viel Zucker. Stimulanzien erhöhen den Blutfluss, den Puls, den Blutdruck und die Temperatur und erzeugen zudem ein Gefühl des „High“-Seins, des Belebt- und Fähigseins. Der Grund liegt darin, dass der erhöhte Blutfluss mehr Sauerstoff ins Gehirn transportiert. Energy Drinks sollten nicht während des Trainings getrunken werden, da sie sich negativ auf den Elektrolythaushalt des Körpers auswirken. Sie enthalten häufig sehr hohe Dosen and Stimulanzien und liefern einen kurzen Schub, der von einem Energieabfall gefolgt ist. Energy Drinks können weitere Nebenwirkungen auslösen, beispielsweise Übelkeit und Erbrechen, Kopfschmerz, Bluthochdruck, unregelmäßige Herzfrequenz und Schlafstörungen. Letztendlich ist es besser, keine Energy Drinks zu trinken. Die natürliche Energie reicht im Allgemeinen. Wenn man müde ist, sollte man sich gut ausruhen.

Weitere Informationen

Dieser Artikel wurde von Kateryna Yuri verfasst.

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Energie und Arbeit

Energie wird im Allgemeinen als Fähigkeit eines physikalischen Systems gesehen, Arbeit bei anderen physikalischen Systemen zu verrichten. Da Arbeit als Kraft definiert wird, die über eine Distanz wirkt, ist Energie das Äquivalent zur Fähigkeit, Ziehen oder Schieben gegen die Grundkräfte der Natur, entlang einer bestimmten Länge auszuüben. Energie ist eine skalare physische Größe.

Im internationalen System der Einheiten (Système International d’Unités, SI) lautet die Einheit für Energie und Arbeit Joule, aber in vielen Bereichen werden häufig Einheiten wie Kilowattstunde oder Kilokalorie verwendet. Joule (J) ist gleich der verbrauchten Energie oder umgesetzten Arbeit, indem eine Kraft von einem Newton über eine Distanz von einem Meter (1 Newtonmeter oder N·m) ausgeübt wird. Eine andere Definition sagt, dass Joule gleich der Energie ist, die erforderlich ist, einen elektrischen Strom von einem Ampere für eine Sekunde durch einen Widerstand von einem Ohm zu leiten. Elektrische Energie wird von Elektrizitätsmessgeräten gemessen. Thermische Energie wird von Wärmemessgeräten gemessen.

Die Werte von Energieäquivalenten bei den Einheiten der Hartree-Energie, Masse, Wellenlänge, Frequenz und Temperatur am Ende der Umrechnungstabelle wurden von den folgenden Beziehungen abgeleitet und basieren auf den CODATA-Anpassungen von 2010 der Werte der Konstanten:

E = mc² = h•c/λ = h•ν = k•T
wobei
E — Energie
k = 1,380649×10⁻²³ J/K — Boltzmann-Konstante
c = 299792458 m/s — Lichtgeschwindigkeit im Vakuum
λ — Wellenlänge
ν — Frequenz
h = 6,62607015•10⁻³⁴ J•s — Planck-Konstante

1 eV = (e/C) J = 1,602176565(35)•10⁻¹⁹ J
wobei
e = 1,602176565(35)•10⁻¹⁹ C — Elementarladung

1 u = mu = 1/12m(¹²C) = 10⁻³ kg•mol⁻¹/NA = 1,660 538 921(73)•10⁻²⁷ kg
wobei
u — vereinheitlichte atomare Masseneinheit oder Dalton (Da), die als ein Zwölftel der Masse eines Kohlenstoff-12-Atom definiert ist
NA = 6,02214076•10²³ mol⁻¹ — Avogadro-Konstante

Eh = 2Rhc = α2me
wobei
Eh — Hartree-Energie
R = 1,0973731568939(55)•10⁷ m⁻¹ — Rydberg-Konstante
me = 9,10938215(45)•10⁻³¹ kg — die Elektronenruhemasse
α = 7.2973525698(24) 10⁻³ — die Feinstrukturkonstante
c = 299792458 m/s — Lichtgeschwindigkeit

Quelle: NIST.gov. Conversion factors for energy equivalents based on CODATA internationally recommended 2010 values of the fundamental physical constants.

Den Umrechner für Energie und Arbeit nutzen:

Dieses Online-Tool zur Umrechnung von Einheiten ermöglicht die schnelle und genaue Umrechnung vieler Messeinheiten von einem System zu einem anderen. Die Seite für die Einheitenumrechnung ist eine Lösung für Techniker, Übersetzer und alle, die mit Mengen arbeiten, die in unterschiedlichen Einheiten angegeben werden können.

Technisches Englisch mithilfe unserer Videos lernen!

Sie können dieses Online-Tool zur Umrechnung verwenden, um zwischen mehreren Hundert Einheiten (einschließlich metrischer, britischer und amerikanischer) in 76 Kategorien oder mehreren Tausend Paaren umzurechnen. Beispiele der Kategorien sind Beschleunigung, Fläche, Elektrizität, Energie, Kraft, Länge, Licht, Masse, Massenfluss, Dichte, spezifisches Volumen, Leistung, Druck, Belastung, Temperatur, Zeit, Drehkraft, Geschwindigkeit, Viskosität, Volumen und Kapazität und Volumenstrom.
Hinweis: Ganzzahlen (Zahlen ohne Dezimalzeichen oder Exponentennotation) werden bis zu 15 Ziffern als genau erachtet. Die maximale Anzahl Ziffern nach dem Dezimalzeichen ist 10 Ziffern.

Bei diesem Umrechner wird die E-Notation verwendet, um Zahlen darzustellen, die zu klein oder zu groß sind. Die E-Notation ist ein alternatives Format der wissenschaftlichen Notation a · 10x. Zum Beispiel: 1.103.000 = 1,103 · 106 = 1,103E+6. Hier stellt E (gleich Exponent) “· 10^” dar, das heißt “multipliziert mit zehn potenziert mit”. Die E-Notation wird häufig bei Taschenrechnern und von Wissenschaftlern, Mathematikern und Ingenieuren verwendet.

  • Wählen Sie aus der Liste auf der linken Seite die Einheit, aus der Sie umrechnen möchten.
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Newtonmeter [N·m] < – > Kilogramm [kg] umrechnen • Energie und Arbeit • Häufig genutzte Einheitenumrechner • Kompakter Umrechner • Online-Einheitenumrechner (2024)

FAQs

Wie viele Newtonmeter sind 1 kg? ›

Merke: 1 kg entspricht auf der Erdoberfläche etwa einer Gewichtskraft von 10 N. Da die Erdbeschleunigung auf Meereshöhe 9, 81 m / s2 beträgt, erfährt ein Körper der Masse 1 kg dort eine Gewichtskraft von 9,81 N.

Wie viel ist 1 Nm Drehmoment? ›

Drehmoment Einheit

Newton mal Meter ergibt die Einheit Newtonmeter und damit die Einheit für das Drehmoment. Der Ausdruck 1Nm beschreibt damit ein Drehmoment, auf das eine Kraft von 1 N bei einer Hebellänge von 1 m wirkt.

Wie rechnet man Newtonmeter in Joule um? ›

Außerdem ist 1 N·m = 1 Joule, die Einheit der skalaren Größe Energie, Wärme und Arbeit.

Wie viel sind 10 kN in kg? ›

Die für die Bestimmung der Tragkraft verwendete Einheit ist kN, wobei 1 Kilonewton (1 kN) ≈ 100 kg entspricht bzw. 0,1 Kilonewton (0,1 kN) ≈ 10 kg.

Wie rechnet man Newtonmeter? ›

Zur Berechnung ergibt sich daraus die Drehmoment Formel M = r x F. Beispiel: Bei einem Drehmoment von 100 Nm wirkt eine Kraft von 100 Newton (N) auf einen Hebelarm von einem Meter (m): 100 Nm = 100 N x 1 m.

Wie viele Newton sind 1 Newtonmeter? ›

Wie viel ist 1 nm Drehmoment? 1 Newtonmeter (Nm) Drehmoment entspricht der Kraft von 1 Newton, die in einem Abstand von 1 Meter vom Drehpunkt angewendet wird, um eine Drehbewegung zu erzeugen. Es ist eine Maßeinheit für Drehmoment in der Größenordnung von Kraft multipliziert mit Länge.

Wie viel ist 1 kg in Joule? ›

abgeleitete Einheit für Arbeit, Energie und Wärme. Ein Joule ist definiert als die Energiemenge, die benötigt wird, um ein Gewicht von einem Kilogramm mit einer Kraft von einem Newton um einen Meter zu bewegen. 1000 Joule entsprechen einem Kilojoule.

Wie viel Kilo sind ein Newtonmeter? ›

Die Masse (100 Gramm) ist ortsunabhängig, die Gewichtskraft (1 Newton) ist ortsgebunden! 1 kg wiegt auf der Erdoberfläche etwa 9,81 N, weil 1 kg mal 9,81 m/s2 = 9,81 N ist. Im täglichen Leben auf unserer Erde setzen wir: 1 Newton (Kraft) = 1N ≈ 1/9.81 kg = 0.102 kg = 102 Gramm (Gewicht).

Was ist der Unterschied zwischen Newton und Newtonmeter? ›

Die Formel des Hebelgesetzes lautet: Drehmoment = Kraft (N) x Hebelarm (m). Die Maßeinheit, in der das Drehmoment angegeben wird, heißt Newtonmeter (Nm). Newton steht dabei für die Kraft, die wirkt, und Meter für die Länge des Hebelarms.

Wie schwer ist 1 kN in kg? ›

Gewichte
kgN
1 sh tn= 907,2 kg= 8899,6 N
1 N= 0,102 kg= 1 N
1 daN= 1,02 kg= 10 N
1 kN= 102 kg= 1000 N
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Wie viel ist 1 kN in Tonnen? ›

Tonne
gt = Mg
1 dt =100'0000,1
1 t = 1 Mg =1'000'0001
1 N =101,970.0001
1 kN =101'971,60,102
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Wie viel Newton sind 1 kg auf dem Mond? ›

= 9,81 N (N: Newton)

Auf dem Mond würde eine Federwaage, an der ein Kilogramm hängt, nur ca. 1,63 N anzeigen. Das gemessene Gewicht ist dort ein anderes als auf der Erde.

Wie viel sind 10 kg in Newton? ›

Ein Körper mit der Masse X kg erzeugt durch die Erdanziehung eine Kraft. Diese Kraft (N) entspricht der Masse (kg) multipliziert mit 9,81.

Wie viel Kraft ist ein Nm? ›

1 Newtonmeter ist dabei die Kraft, die auf einen Hebel von 1 Meter Länge bei einer Kraft von 1 Newton wirkt. Dabei muss der Hebelarm senkrecht zur Drehkraft stehen.

Wie viel Newton sind 500g? ›

Maximale Messung: 500 g (5 N).

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Name: Amb. Frankie Simonis

Birthday: 1998-02-19

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