Kraft und Energie

Was ist eigentlich der Unterschied zwischen "Kraft" und "Energie"?

Durch Kraft kann doch Energie entstehen, oder?

Bsp: Bei Wasserkraftwerken werden Tubinen dadurch angetrieben, indem Wasser daran vorbei strömt. Das geschiet wiederum durch die SchwerKRAFT der Erde, welche dafür sorgt, dass das Wasser einen bestimmten druck hat. Man kann also durch Schwerkraft Energie gewinnen.

Stimmt das so?

Energie entsteht nicht (zumindest solange wir die ART aus dem Spiel lassen). Eine Kraft überträgt Energie, sofern sie auf ein bewegtes Objekt wirkt.

Das Wasser hat die Energie, weil es vorher durch Sonnenenergie entgegen der Schwerkraft nach oben transportiert wurde. Das heißt, weil die Schwerkraft da ist, muß Energie aufgewendet werden, um das Wasser nach oben zu heben, und diese Energie gibt es wieder ab.

Anders läge die Sache, wenn man (ohne dafür selbst wieder Energie aufwenden zu müssen) die Schwerkraft beliebig ein- und ausschalten könnte. Dann wäre die Energie nicht erhalten, d.h. man könnte durch die Schwerkraft tatsächlich Energie gewinnen (indem man die Schwerkraft ausschaltet, das Wasser ohne Energieverlust hochhebt, die Schwerkraft wieder einschaltet und das Wasser dann durch die Schwerkraft nach unten ziehen läßt).

Aber selbst dann ist Kraft etwas anderes als Energie. Kurze Zusammenfassung der augenfälligsten Unterschiede:

Eine Kraft wirkt auf einen Körper, aber ein Körper hat Energie (die sich durch EInwirkung einer Kraft ändern läßt).

Eine Kraft hat eine Richtung (beispielsweise zieht die Schwerkraft nach unten), Energie ist hingegen eine richtungsunabhängige Größe.

Das heißt, Kraft und Energie hängen zusammen, sind aber nicht dasselbe.

Der arme Winifried ist jetzt bestimmt völlig durcheinander !

In welche Richtung wird die Gravitationsenergie größer und in welche Richtung wird sie kleiner ?

Das ist ja wie aus dem Lehrbuch:

"Eine Kraft überträgt Energie, sofern sie auf ein bewegtes Objekt wirkt."

Und was ist, wenn das Objekte ganz stille hält, wo bleibt dann die Kraft mit ihrer Energie ?

"Mein Gott Walther", würde Kempowski sagen !

Und wie funktioniert dann die Kernspaltung? Dabei werden doch meines Wissens die Atome gespalten und durch die kritische Masse die starke Kraft innerhalb der Atome überwunden.
Außerdem wird ein Teil der Masse in Energie umgewandelt, was bedeuten würde dass Energie erzeugbar ist.

Lässt sich also die Atomkraft in Energie umwandeln oder funktioniert die Kernspaltung anders?

Es werden Kerne gespalten und keine Atome, daher der Name Kernspaltung.
Energie kann nicht erzeugt, nur umgewandelt, transformiert werden.
Masse ist nur ein bestimmter Zustand von Energie.
E = m
Was verstehst du unter kritischer Masse?
Die kritische Masse ist erreicht, wenn nach Beifügen von immer mehr Masse endlich die Kettenreaktion einsetzt.
Atomkraft ist kein physikalischer Begriff. Insofern ist deine Frage sinnlos.
Kernspaltung funktioniert nicht wie Holz hacken, wo`s einfach drauf ankommt so stark wie möglich draufzuhauen. Im Gegenteil ! Um einen Kern zu spalten, mußt du ihm ganz zart ein weiteres Neutron einschmuggeln ( das darf also nicht wie ein Geschoß daherkommen ), der Kern hat sich dann daran überfressen, verliert seine Stabilität und platzt.
Der neue Zustand seiner alten Bestandteile liegt auf tieferem Energieniveau. Die Energiedifferenz steht theoretisch zur Verfügung. Leider.

Lassen sich auch Helium-Kerne spalten?

Weil dann könnte man daraus Energie gewinnen, und die übrigen Wasserstoff-Teilchen könnte man verbrennen.

Wie willst du aus der Spaltung von Heliumkernen Energie gewinnen? Wo soll die herkommen?

Der Grund, warum Atomkerne überhaupt stabil sind, ist die Tatsache, daß zwischen den Nukleonen (Protonen und Neutronen) eine anziehende Kraft wirkt. Anziehende Kraft bedeutet, daß die Energie des kombinierten Systems geringer ist als die Energie der getrennten Nukleonen. Deshalb kann man bei der Fusion von Wasserstoff zu Helium Energie gewinnen. Die geringere Energie bedeutet wegen E=mc^2 auch eine kleinere Masse (man spricht auch vom "Massendefekt").

Nun ist es aber so, daß die Bindungsenergie pro Nukleon mit wachsender Nukleonenzahl immer weniger zunimmt, und irgendwann sogar wieder abnimmt. Das Maximum ist glaube ich bei Eisen. Alle Kerne, die schwerer sind, haben pro Nukleon wieder eine geringere Bindungsenergie (aber immer noch eine geringere Energie als die entsprechenden Nukleonen einzeln). Deshalb kann man bei schweren Kernen Energie "gewinnen", indem man sie spaltet. Wollte man hingegen Helium spalten, dann müßte man Energie aufwenden.

In der Tat ist der Verlauf nicht ganz so linear, Heliumkerne sind nämlich ganz besonders stabil, aber generell gilt: Energie wird freigesetzt entweder durch die Fusion leichter Kerne oder durch die Spaltung schwerer Kerne.

Na also, wenn man Dir in den Hintern tritt, dann gehts doch. Aber nicht wieder nachlässig werden, ich behalte Dich im Auge !