Wenn ein Objekt in Bewegung ist, ist diesem Objekt Energie zugeordnet. Denken Sie an eine Abrissbirne. Selbst eine sich langsam bewegende Abrissbirne kann anderen Objekten großen Schaden zufügen. Energie, die mit Objekten in Bewegung verbunden ist, wird als kinetische Energie bezeichnet (Abbildung 5). Eine rasende Kugel, eine gehende Person und die schnelle Bewegung von Molekülen in der Luft (die Wärme erzeugt) haben alle kinetische Energie.
Was nun, wenn dieselbe bewegungslose Abrissbirne mit einem Kran zwei Stockwerke über den Boden gehoben wird? Wenn die hängende Abrissbirne unbeweglich ist, ist damit Energie verbunden? Die Antwort ist ja. Die Energie, die zum Anheben der Abrissbirne erforderlich war, verschwand nicht, sondern wird nun aufgrund ihrer Position und der auf sie einwirkenden Schwerkraft in der Abrissbirne gespeichert. Diese Art von Energie wird als potentielle Energie bezeichnet (Abbildung 5). Wenn der Ball fallen würde, würde die potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt, bis die gesamte potentielle Energie erschöpft war, als der Ball auf dem Boden ruhte. Abrissbirnen schwingen auch wie ein Pendel; durch die Schaukel ändert sich ständig die potentielle Energie (am höchsten am oberen Ende der Schaukel) in kinetische Energie (am höchsten am unteren Ende der Schaukel). Andere Beispiele für potentielle Energie sind die Energie von Wasser, das hinter einem Damm gehalten wird, oder eine Person, die kurz davor ist, aus einem Flugzeug zu springen.
Potentielle Energie ist nicht nur mit dem Ort der Materie verbunden, sondern auch mit der Struktur der Materie. Eine Feder am Boden hat potentielle Energie, wenn sie zusammengedrückt wird; ebenso ein Gummiband, das straff gezogen wird. Auf molekularer Ebene existieren die Bindungen, die die Atome von Molekülen zusammenhalten, in einer bestimmten Struktur mit potentieller Energie. Denken Sie daran, dass anabole zelluläre Wege Energie benötigen, um komplexe Moleküle aus einfacheren zu synthetisieren, und katabole Wege setzen Energie frei, wenn komplexe Moleküle abgebaut werden. Die Tatsache, dass Energie durch den Abbau bestimmter chemischer Bindungen freigesetzt werden kann, impliziert, dass diese Bindungen potentielle Energie haben. Tatsächlich ist in den Bindungen aller Nahrungsmoleküle, die wir essen, potentielle Energie gespeichert, die schließlich zur Verwendung genutzt wird. Dies liegt daran, dass diese Bindungen Energie freisetzen können, wenn sie gebrochen werden. Die Art der potentiellen Energie, die innerhalb chemischer Bindungen existiert und freigesetzt wird, wenn diese Bindungen gebrochen werden, wird chemische Energie genannt. Chemische Energie ist dafür verantwortlich, lebende Zellen mit Energie aus der Nahrung zu versorgen. Die Freisetzung von Energie erfolgt, wenn die molekularen Bindungen innerhalb von Nahrungsmolekülen unterbrochen werden.
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Text angepasst aus: OpenStax, Konzepte der Biologie. In: OpenStax CNX. 18. Mai 2016 http://cnx.org/contents/[email protected]
