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künftig folgende Begriffe einführen:
„Genutzte Energie“ und „ungenutzte Energie“
In der Bauphysik haben wir es im Wesentlichen nur mit zwei Energieformen zu
tun: Strahlungsenergie und kinetische Energie. Sie repräsentieren überwiegend
den Begriff „Wärmeenergie“. 55 Im Hinterkopf sollte man auch behalten, dass
Energie stofflos ist.
Strahlungsenergie (Wärmestrahlung)
Strahlungsenergie ist die Energie elektromagnetischer Wellen, wobei wir hier
den Spektralbereich des gesamten Wellenspektrums meinen, der für die
energetischen Vorgänge an Gebäuden von Bedeutung ist. Dieses Spektrum
erstreckt sich vom langwelligen Infrarot bis hin zum Ultraviolett. Hierbei sind die
kurzwelligen Bereiche energiehaltiger als die langwelligen. Wenn wir mit
Wärmestrahlung rechnen, verwenden wir daher Durchschnittswerte mit
ausreichender Genauigkeit. Jedoch sollten wir bedenken, dass die
Sonneneinstrahlung den gesamten Bereich der Wärmestrahlung erfasst,
während die Abstrahlung von Baustoffen immer nur das langwellige infrarote
Spektrum betrifft. Die Arbeit, die diese Energieart leisten kann, besteht im
Wesentlichen darin, dass sie dann, wenn sie von Stoffen absorbiert wird, zur
Temperaturerhöhung führt.
Wärmestrahlung ist die Folge quantenmechanischer Ereignisse im
Teilchenbereich. Das Wirkungsprinzip hierfür wurde durch Max Planck (1858 –
1947) um 1900 erkannt und fand seinen Niederschlag im „Planckschen
Strahlungsgesetz“, das zur Grundlage der Quantentheorie wurde. Vereinfachend
betrachtet geschieht nach dem Atommodell von Niels Bohr folgendes:
Die den Atomkern umgebenden Elektronen umkreisen diesen in geschlossenen
Wellenzügen mit stets gleichen Wellenlängen. Daher können sie nur bestimmte
Bahnen besetzen. 56 Hierbei müssen wir uns vergegenwärtigen, dass nur in der
Elektronenhülle die Wärmeenergie manifestiert ist. Der Atomkern ist hierbei
energetisch neutral. Wird einem Atom Energie zugeführt, wird diese Energie
von der Elektronenhülle aufgenommen. Da die Wellenlänge nicht verkürzt
werden kann, nimmt das Elektron eine höhere Lage ein, die jedoch wiederum
nur ganzzahlig mehrfach länger als eine Wellenlänge sein kann. In diesem
neuen und höheren Energiezustand befindet sich nunmehr das Atom. Das
entropische Prinzip 57 bewirkt, dass das Elektron bestrebt ist, wieder den
55
Der Begriff „Energie“ für sich gesehen ist abstrakt. Die Spielarten, bei denen sich Energie
manifestiert, sind unzählig groß. Mathematisch orientierte Physiker neigen dazu, mit Energie als einer
abstrakten Größe rechnerisch umzugehen und verfallen hierbei häufig in den Fehler, unterschiedliche
Energieformen mathematisch als Einheit zu behandeln und hierbei aber zu übersehen, dass sie in der
Praxis getrennt zu behandeln sind. Zum Beispiel führt eine Gleichbehandlung der Energie, die in Luft
vorhanden ist mit Strahlungsenergie zu fehlerhaften Empfehlungen.
56 Da diese Wellenlängen gemessen werden können, ist es den Astrophysikern möglich, die stoffliche
Zusammensetzung von Sternen zu ermitteln.
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