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7.5: Potenzielle Energie

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Potential Energy

7.5: Potential Energy

7.5: Potenzielle Energie

Potential energy is a stored form of energy that has the potential to do work, and therefore, to be converted into kinetic energy. Gravitational energy, for example, is the potential energy found within gravitational force. Chemical energy is the potential energy stored within molecules by virtue of the bonds between their atoms. Weak bonds have high potential energy, whereas strong bonds have low potential energy.

High Potential Energy

Energy can be stored in the form of chemical bonds. Some bonds are weak, and therefore have high potential energy. For example, hydrogen bonds found between water molecules or those that form between guanine (G) and cytosine (C) nucleotides in a DNA double helix.

Low Potential Energy

Strong bonds, on the other hand, have less potential energy. For example, NaCl molecules contain ionic bonds formed from the electrostatic attraction of sodium cations and chloride anions. Covalent bonds are another example that form from the mutual attraction of molecules for a shared pair of electrons. For example, hydrogen molecules form through the covalent bonding of two hydrogen atoms.

Sugars as Potential Energy

Food has energy stored in the form of the chemical bonds between atoms. When animals ingest sugars, weak bonds between carbon and oxygen as well as those between hydrogen and other carbon atoms are broken to make carbon dioxide and water, which have much stronger chemical bonds. This process releases energy in the form of ATP, that is then used to drive biochemical reactions elsewhere in the cell.

Potenzielle Energie ist eine gespeicherte Form von Energie, die das Potenzial hat, Arbeit zu verrichten und daher in kinetische Energie umgewandelt werden kann. Gravitationsenergie ist zum Beispiel die potenzielle Energie, die in der Gravitationskraft enthalten ist. Chemische Energie ist die potenzielle Energie, die in Molekülen aufgrund der Bindungen zwischen ihren Atomen gespeichert ist. Schwache Bindungen haben eine hohe potenzielle Energie, während starke Bindungen eine niedrige potenzielle Energie aufweisen.

Hohe potenzielle Energie

Die Energie kann in Form von chemischen Bindungen gespeichert werden. Einige Bindungen sind schwach und haben daher ein hohes Energiepotential. Zum Beispiel Wasserstoffbindungen zwischen Wassermolekülen oder solche, die sich zwischen Guanin (G) und Cytosin (C) Nucleotiden in einer DNA-Doppelhelix bilden.

Niedrige potenzielle Energie

Starke Bindungen hingegen weisen weniger potenzielle Energie auf. Beispielsweise enthalten NaCl-Moleküle ionische Bindungen, die durch die elektrostatische Anziehung von Natriumkationen und Chloridanionen entstehen. Kovalente Bindungen sind ein weiteres Beispiel, die sich aus der gegenseitigen Anziehung von Molekülen für ein gemeinsames Elektronenpaar bilden. Wasserstoffmoleküle bilden sich beispielsweise durch die kovalente Bindung zweier Wasserstoffatome.

Zucker als potenzielle Energie

Die Energie von Lebensmitteln ist in Form von chemischen Bindungen zwischen den Atomen gespeichert. Wenn Tiere Zucker zu sich nehmen, werden schwache Bindungen zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff sowie die zwischen Wasserstoff und anderen Kohlenstoffatomen aufgebrochen. Dabei entstehen Kohlendioxid und Wasser, die viel stärkere chemische Bindungen haben. Dieser Prozess setzt Energie in Form von ATP frei, die dann an anderer Stelle in der Zelle für biochemische Reaktionen genutzt wird.

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