Die Maßeinheit der Energie

James Prescott Joule (1818 − 1889), britischer Physiker, Autodidakt und Brauereibesitzer, hat mit seinen Arbeiten in der Mitte des 19. Jahrhunderts wesentlich zur Etablierung des Energiebegriffs beigetragen. Die international gültige Einheit der Energie trägt seinen Namen:

1 Joule [J] = 1 Wattsekunde [Ws] = 1 VAs = 1 N m = 1 kg m2 s−2.

Mit 1 J kann man auf der Erde einen 100 g schweren Apfel auf die Höhe von etwa 1 m anheben. Die Energieeinheiten und die elektrische Leistung Watt haben als Faktoren

Kilo (k=103), Mega (M=106), Giga (G=109), Tera (T=1012), Peta (P=1015), Exa (E=1018).

Die Leistungseinheit Watt wird zur Energieeinheit Joule durch Multiplikation mit
Sekunde [s], Stunde [h] oder Jahr [a], siehe unten.

Zum Beispiel ist 1 kWh [Kilowattstunde] = 3,6 MJ. Mit 1 kWh kann man etwa 10 Liter Wasser von 20 °C auf den Siedepunkt von etwa 100 °C erhitzen.

Weitere Maßeinheiten der Energie

Das "Système International d'Unités (SI)" definiert die für den Gebrauch in Wissenschaft und Technik gesetzlich vorgeschriebenen sogenannten SI-Einheiten. Neben diesen Einheiten ist noch eine Vielfalt historisch entstandener Einheiten in Gebrauch. Die Steinkohleeinheit (tSKE) ist engl. tce = ton of coal equivalent, und 1 tSKE entspricht genau 8,141 MWh. (Die Verbrennung von 1 kg Steinkohle erzeugt demnach die gleiche Wärmemenge wie elektrische Heizung mit 8,141 kWh.) Die Rohöleinheit (tRÖL) ist engl. toe, ton of oil equivalent, und 1 tRÖL entspricht genau 11,63 MWh.

Es gelten folgende Umrechnungen:
1 calIT = 4,1868 J, internationale Kalorie, International Table calorie
1 calth = 4,184 J, thermochemische Kalorie, thermochemical calorie
1 cal15 ≈ 4,1855 J, Kalorie für die Erwärmung von 14,5 °C auf 15,5 °C
1 erg = 10−7 J, cgs-Einheit
1 eV ≈ 1,60218 × 10−19 J, Elektronenvolt
1 Eh ≈ 4,35975 × 10−18 J, Hartree, atomare Einheit
1 Btu = 1055,06 J, Britische thermische Einheit nach ISO, to heat 1 pound water from  63 °F to 64 °F
1 tSKE = 1 tce = 29,3076 × 109 J, Tonne Steinkohle-Einheit, tce, ton of coal equivalent, 7000 kcalIT 
1 tRÖL = 1 toe = 41,868 × 109 J, Tonne Rohöl-Einheit, toe, ton of oil equivalent, 10000 kcalIT 

1850 wurde festgelegt, dass die Wärmemenge von einer Kilokalorie [1 kcal] ein Kilogramm Wasser um 1 °C erwärmt. Kalorie bzw. Kilokalorie [cal bzw. kcal] waren danach bis 1948 gesetzliche Einheiten. Sie sind auch heute noch (meist mit der oben für die internationale Kalorie angegebenen Umrechnung) neben dem Joule als Maßeinheit für die Wärmemenge im Gebrauch.

Vervielfachung von Maßeinheiten

Symbol Exponent   Zahl     Präfix   Deutsch Amer. Englisch Brit. Englisch
k 3 103 kilo Tausend thousand thousand
M 6 106 Mega Million million million
G 9 109 Giga Milliarde billion thousand million
T 12 1012 Tera Billion trillion billion
P 15 1015 Peta Billiarde quadrillion thousand billion
E 18 1018 Exa Trillion quintillion trillion

Die Tonne (1 t = 1000 kg = 1 Mg) ist zwar keine SI-Einheit, aber als gesetzliche Einheit zugelassen. Die SI-Einheit Mg (Megagramm) wird für diese Masse selten verwendet. Mit der Tonne sind auch die Massen dt (Dezitonne, ehemals Doppelzentner dz), kt (Kilotonne) und Mt (Megatonne) verbunden.

Multiplikation von Leistungs- mit Zeiteinheiten

Die Leistungseinheit Watt (mit den oben genannten Vielfachen) ergibt durch Multiplikation mit einer Zeiteinheit eine Energieeinheit, z. B. ist 1 Ws = 1 J. Sehr gebräuchlich ist die Kilowattstunde: 1 kWh = 3600 kWs = 3,6 MJ. Neben der Sekunde [s] und der Stunde [h] wird das Gregorianische Jahr [a] mit 1 a = 365,2425 d = 31 556 952 s als Zeiteinheit verwendet. Damit ergibt sich zum Beispiel die Einheit Megawattjahr mit 1 MWa = 31,557952 TJ [Terajoule]. Der jährliche Verbrauch von 1tRÖL (1 toe / a) kann in den täglichen Verbrauch von 31,84 kWh / d umgerechnet werden.

Umrechnung von Energieeinheiten

Obige Angaben ermöglichen die Umrechnung von Energieeinheiten mit dem Taschenrechner.
Wer sich dieser Mühe nicht unterziehen will, kann zahlreiche "Umrechner" im Internet nutzen.
Angebote gibt es z. B. von International Energy Agency, Robert Fogt und unitconversion.org.

 


Letzte Änderung: 01.12.2017