Mit KI aus unserem englischen Quiz auf Deutsch erstellt; die Quellen verweisen auf die deutsche Wikipedia.
Energie kann weder entstehen noch verschwinden – sie wechselt nur ihre Form. Dieser Satz brauchte Jahrhunderte, bis er von Leibniz, Mayer, Helmholtz und Clausius in die heutige Physik übersetzt war. Das Quiz fragt nach Einheiten, Energieformen, den Hauptsätzen der Thermodynamik und den Köpfen dahinter. Dazu kommen Fragen zur Solarzelle: vom photovoltaischen Effekt über die Bell Laboratories bis zu Satelliten und Raumsonden, die mit Sonnenlicht fliegen.
Alle 30 Fragen mit Antworten und Erklärungen. Quiz spielen
Q 01Welche SI-Einheit hat die physikalische Größe Energie?
Joule
Wattsekunde und Newtonmeter sind mit dieser Einheit identisch; Energieversorger rechnen dagegen in Kilowattstunden ab.
Q 02Wie nennt man das Verhältnis zwischen erfolgreich umgewandelter und eingesetzter Energie?
Wirkungsgrad
Der in Wärme verlorene Teil heißt Dissipation – in der Mechanik meist durch Reibung, bei elektrischen Anwendungen durch Widerstand oder Wirbelströme.
Q 03In welcher Einheit messen Energieversorger die an ihre Kunden gelieferte Energie?
Kilowattstunden
Die Kalorie lebt dagegen im Warenverkehr weiter: bei der Angabe des physiologischen Brennwerts von Lebensmitteln.
Q 04Aus welchem Halbleitermaterial wurden 2023 etwa 97 % aller Solarzellen weltweit gefertigt?
Silicium
Der Marktanteil von Dünnschichtzellen lag im selben Jahr bei rund 3 %.
Q 05Wie nennt man die kinetische Energie, die in der Drehbewegung eines Körpers steckt?
Rotationsenergie
Sie ist proportional zum Quadrat der Winkelgeschwindigkeit und zum Trägheitsmoment des Körpers.
Q 06Womit misst man die Sprengkraft von Sprengstoffen?
TNT-Äquivalent
Die Steinkohleeinheit und die Öleinheit dienen dagegen zur Angabe des Energieinhalts von Primärenergieträgern.
Q 07Welcher Energieträger ist der wichtigste in der deutschen Wärmeerzeugung (Stand 2019)?
Erdgas
Für Verkehr und Transport sind dagegen Mineralöle, also Kraftstoffe, der wichtigste Energieträger.
Q 08In welchem Jahr veröffentlichte Albert Einstein die Erkenntnis, dass Masse und Energie äquivalent sind?
1905
Zuvor hatten schon Wilhelm Wien, Max Abraham und Hendrik Lorentz Überlegungen zur elektromagnetischen Masse publiziert.
Q 09Wo ist beim Pendel die potentielle Energie maximal?
An den Umkehrpunkten
Hängt der Faden gerade senkrecht, erreicht die Masse ihre maximale Geschwindigkeit und damit ihre maximale kinetische Energie.
Q 10Wie viel der eingesetzten elektrischen Energie wandeln gute Elektromotoren in mechanische Energie um?
Über 90 Prozent
Eine Energiesparlampe oder LED wandelt Strom ebenfalls wesentlich effizienter in Licht um als eine Glühlampe.
Q 11Wer entwickelte den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik und führte den Begriff Entropie ein?
Rudolf Clausius
Nach dem zweiten Hauptsatz kann Wärme nicht von selbst von einem kälteren auf einen wärmeren Körper übergehen.
Q 12Wie nennt man allgemein die Energie, die bei elastischer oder plastischer Verformung gespeichert wird?
Deformationsenergie
Elastische Energie ist die potentielle Energie der aus ihrer Ruhelage verschobenen Atome, etwa in einer gespannten mechanischen Feder.
Q 13Wie viel elektrische Energie benötigt ein europäischer Privathaushalt pro Jahr etwa?
2000–4000 kWh
Q 21Welcher Energiemenge entspricht eine Steinkohleeinheit (SKE)?
Verbrennung von 1 kg Steinkohle
1998 betrug der weltweite Primärenergie-Umsatz 14,1 Gigatonnen SKE, also rund 390 Trillionen Joule.
Q 22Welcher Physiker führte 1807 das Wort Energie als naturwissenschaftlichen Begriff in die Mechanik ein?
Thomas Young
Das Wort geht auf das altgriechische energeia zurück, das in der Antike „lebendige Wirklichkeit und Wirksamkeit“ bedeutete.
Q 23Wie heißt die latente Wärme beim Schmelzen oder Kondensieren in der Fachsprache?
Umwandlungsenthalpie
Eine kWh entspricht 3,6 Millionen Joule – zum Vergleich: Eine Tafel Schokolade um einen Meter anzuheben speichert gerade einmal ein Joule.
Q 14Welcher deutsche Arzt veröffentlichte 1841 die Idee, dass Energie nur umgewandelt werden kann?
Julius Robert Mayer
Für ihn waren Fallkraft, Bewegung, Wärme, Licht und Elektrizität „ein und dasselbe Objekt in verschiedenen Erscheinungsformen“.
Q 15Mit welcher Oberflächentemperatur strahlt die Sonne etwa auf die Erde?
6000 K
Im Inneren der Sonne herrschen rund 15 Millionen K; die Erdoberfläche ist dagegen mit etwa 300 K anzusetzen.
Q 16Wer veröffentlichte 1824 eine vielbeachtete Schrift über das Funktionsprinzip der Dampfmaschine?
Nicolas Carnot
Émile Clapeyron brachte die Erkenntnisse 1834 in mathematische Form und entwickelte die bis heute genutzte Darstellung des Kreisprozesses.
Q 17Wie bezeichnet die technische Thermodynamik die umwandelbaren Anteile einer Energieform?
Exergie
Der nicht verwertbare Rest heißt Anergie; die Abnahme des nutzbaren Anteils entlang einer Umwandlungskette nennt man Energieentwertung.
Q 18Wie nannte Gottfried Wilhelm Leibniz 1686 seine „lebendige Kraft“ auf Lateinisch?
vis viva
Max Planck klagte 1887, der Name habe durch Verwechslung mit dem Newtonschen Kraftbegriff „eine unheilvolle Verwirrung der Ideen“ hervorgerufen.
Q 19Wer formulierte 1847 das Prinzip „über die Erhaltung der Kraft“?
Hermann von Helmholtz
Seine Erkenntnisse gewann er bei Arbeiten mit galvanischen Elementen, insbesondere einer Zink/Brom-Zelle.
Q 20Welches Theorem leitet die Energieerhaltung aus der zeitlichen Symmetrie der Naturgesetze ab?
Noether-Theorem
Alle Naturgesetze der klassischen Mechanik gelten zu allen Zeiten unverändert – zu dieser Symmetrie gehört eine Größe, die sich nicht ändert: die Energie.
Die Summe aus thermischer Energie, Schwingungsenergie und Bindungsenergie eines Körpers nennt man innere Energie.
Q 24Welche Energie hat ein Photon von violettem Licht ungefähr?
3 eV
Ein rotes Photon bringt es nur auf etwa 1,75 eV; das Elektronvolt ist in Festkörper-, Kern- und Elementarteilchenphysik gebräuchlich.
Q 25Wie viel Wärme liefert eine ideale Wärmepumpe pro Kilowattstunde Antrieb von 10 °C auf 20 °C?
29 kWh
Reale Wärmepumpen mit abwechselnd verdampfenden und kondensierenden Kältemitteln erreichen Arbeitszahlen von etwa 3 bis 5.
Q 26Wer prägte 1859 den Ausdruck „potentielle Energie“?
Rankine
Derselbe Forscher hatte die Bewegungsenergie schon 1853 erstmals „kinetische Energie“ genannt.
Q 27Wer kam 1878 bei elektrochemischen Zellen zu ähnlichen Erkenntnissen wie Helmholtz?
Josiah Gibbs
Chemische Reaktionen laufen nur ab, wenn die freie Energie abnimmt – daraus lässt sich vorhersagen, ob eine Stoffumwandlung überhaupt möglich ist.
Q 28Wo führte Graf Rumford 1796 und 1798 seine berühmten Experimente zu Bewegung und Wärme durch?
München
Humphry Davy demonstrierte den Zusammenhang von mechanischer Energie und Wärme 1799 ebenfalls in einem berühmt gewordenen Experiment.
Q 29Wie viel Prozent nutzbare Arbeit bleiben, wenn chemische Energie zu Wärme von 1000 °C wird?
80 %
Bei Wasserdampf von 273 °C sind es nur noch etwa 50 %, in einem auf 20 °C beheizten Raum etwa 7 % – bei 0 °C Umgebungstemperatur.
Q 30Wer leitete bereits 1726 den korrekten Vorfaktor ½ in der kinetischen Energie ab?
Daniel Bernoulli
Der Begriff Potentialfunktion stammt von George Green (1828); Carl Friedrich Gauß führte sie 1840 unabhängig davon ein.