Welt der Naturwissenschaften
(Scientific Medley)

 Jahresübersicht 2011

Die Gedankenfreiheit ist die einzig wahre und die größte Freiheit, die der Mensch erreichen kann.
(Maxim Gorki)

21. November 2024

Im Alltag verwenden wir den Begriff der Arbeit sehr allgemein. Das beginnt bei der Schularbeit und reicht von der Hausarbeit über die Gartenarbeit bis zur Trauerarbeit. In der Technik ist die Arbeit genau definiert: Arbeit ist gleich Kraft mal Weg, wobei die Richtung der Kraft zum Weg parallel sein muss. Stehen beide in einem rechten Winkel zueinander, dann hat man es mit einem Hebel zu tun. Das Produkt heißt dann nicht mehr Arbeit, sondern Drehmoment, aber das ist eine andere Geschichte.

Die Arbeit wird in Joule gemessen. Das Anheben eines Kilogrammstücks um einen Meter nach oben entspricht der (mechanischen) Arbeit von 10 Joule. Ein Wanderer (mit 80 Kilogramm), der von Bregenz auf den Pfänder geht (Höhenunterschied 600 Meter) verrichtet eine mechanische Arbeit von 480 Kilojoule, das sind 0,13 Kilowattstunden, was einem Marktwert von ungefähr 3 bis 5 Cent entspricht. Rechnet man den Faktor Zeit mit ein, hat man es nicht mehr mit Arbeit, sondern mit Leistung zu tun, die in Watt gemessen wird. Braucht unser Wanderer zwei Stunden, so leistet er körperlich 67 Watt, bei eineinhalb Stunden 89 Watt. Damit könnte man eine Glühbirne zum Leuchten bringen. Gut trainierte Menschen schaffen 300 Watt, Extremsportler bis zu 600 Watt.

Diese Größenordnungen sollte man kennen, wenn von Alternativenergien die Rede ist. Energie ist nichts anderes als die Voraussetzung zur Verrichtung von Arbeit. Arbeit und Energie sind – physikalisch gesehen - siamesische Zwillinge, daher werden beide in Joule gemessen. Praktisch bedeutet das, dass mit Energie Dinge bewegt werden (Eisenbahn), etwas erwärmt wird (Heizung), elektromagnetische Wellen entstehen (Licht, Radiowellen) oder Stoffe chemisch verändert werden können (Aluminiumerzeugung). Unsere Industrie, die unseren Wohlstand sichert, benötigt sehr viel Energie. Auch Verkehr und Heizung fressen Unmengen davon. Allein an elektrischer Leistung steht uns in jedem kleinen Privathaushalt der Gegenwert von mindestens 100 Männern (10 Kilowatt) zur Verfügung, bei großen Wohnungen ein Vielfaches. Wenn man bedenkt, dass allein das kleine Österreich pro Jahr über 1,4 Petajoule (1,4 Millionen Milliarden Joule) an Primärenergie verbraucht, kann man erahnen, dass unser Wohlstand durch Alternativenergien allein nicht gesichert werden kann. Es werden langfristig äußerst radikale Maßnahmen nötig sein, um der unglaublichen Energieverschwendung Einhalt zu gebieten.

Das Joule als Maßeinheit der Arbeit und Energie hat übrigens eine feuchtfröhliche Seite, denn sie ist nach dem Engländer John P. Joule benannt, einem Bierbrauer. Wer am Tag der Arbeit einen Biergarten aufsucht, feiert wissenschaftshistorisch korrekt.

divina medicina
Olfrygt

Helden der Wissenschaft:
Roger Penrose
(* 1931) berechnete gemeinsam mit Stephen Hawking die Verteilung von Masse und Energie im Universum und bewies die Existenz von Schwarzen Löchern.