Was sind 2000 Kalorien ?

Die Bedeutung von Kalorien in der verrückten Welt der Physik

 
"Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme" - Antoine Lavoisier
 

Ich habe mich von Anfang an gefragt: Was sind 2000 Kalorien? Der Mensch benötigt, also um die 2000 Kalorien pro Tag. Das ist so nicht ganz richtig. Der Mensch benötigt um die 2000 Kilo Kalorien pro Tag. Hier steht das Kilo für eine Eins mit 3 Nullen. Also sprechen wir von 2.000.000 Kalorien (in Buchstaben 2 Millionen). Jeder Naturwissenschaftler wird bei dem Wort Kalorie zusammenzucken. Denn man spricht von Kalorien für die Angabe der Energie in Lebensmittel. Aber die Kalorie wird nur im Volksmund in dem Kontext benutzt. Der Naturwissenschaftler, und hier besonders der Physiker, spricht von Joule. Joule ist die offizielle, richtige Einheit für die Energie. Wenn man sich die Nährwerttabelle von Lebensmitteln anschaut, sieht man, dass die Energiewerte in kcal, also Kilokalorien, und in Joule angegeben sind. Wenn wir den Wert von 2000 Kalorien, bzw. 2000 Kilo Kalorien jetzt noch in Joule umrechnen erhalten wir 8.368.000 Joule. Also 8.368.000 (acht Millionen dreihunderachttausend) Joule benötigt ein erwachsener Mensch im Durchschnitt pro Tag.

 

Was ist nun 1 Joule?

1 Joule kann durch folgendes Experiment veranschaulicht werden:

+ Ein Joule entspricht der potentiellen Energie, die beim Anheben einer Tafel Schokolade von 100 Gramm um einen Meter gespeichert wird. Das erinnert jetzt stark an die Schule. Ich will anhand von ein paar Beispielen zeigen wieviel Energie so in uns stecken. Bleiben wir mal bei der Schokolade: Wenn wir hundert Gramm Schokolade nehmen und schauen uns auf der Verpackung an wieviel Energie da drinsteckt, wird da ein Wert um die 500 Kalorien stehen. Das wären an sich in Wirklichkeit ja schon mal Kilokalorien und wenn wir die 500 kcal in Joule umrechnen erhalten wir sage und schreibe 2092 Kilo-Joule. Also 2.092.000, also über 2 Millionen Joule. Um alles einfach zu machen runden wir hier ab und rechnen einfach mit den 2 Millionen Joule weiter.

Also diese potentielle Energie, Lageenergie ergibt sich aus den Produkten von Masse m, Gravitation g und Höhe h. Auch um es hier einfacher zu machen, rechnen wir mit einer Gravitation vom 10 m/s2. Also wie hoch bekommen wir unseren 100 Gramm Schokolade jetzt?

Das Ergebnis: 2 Millionen Meter, oder 2000 Kilometer. Mit der Energie, die wir im Durchschnitt pro Tag verbrauchen, könnte unsere besagte Tafel Schokolade in über 8000 Kilometer liegen. Beide Werte sind natürlich nicht in einem Experiment nachzustellen. Uns ginge die Luft aus, wenn wir die Schokolade auf 2000 oder 8000 Kilometer heben.

 

Ein weiteres Gedankenexperiment

Dennoch, möchte ich dieses Gedankenexperiment noch ein wenig weiterspinnen. Bestimmt kennen Sie das Werk des begnadeten, meiner Meinung nach aber verrückten (im positiven Sinn), Schriftstellers Douglas Adams „Per Anhalter durch die Galaxis“. In der Geschichte verwandelt sich das Raumschiff, das auf dem Unwahrscheinlichkeitsdrive fliegt in einen Wal. Dieser fällt dann aus ein paar Meilen Höhe auf die Oberfläche eines Planeten. In dem Buch geht es um die bewegenden Gedanken des Wals während des freien Falls.

 

Aber wir wollen ausrechnen ob die Energie, die wir an einem Tag verbrauchen, genügen würden, um dem Wal genügend potentielle Energie mit auf den Weg zu geben.

 

Also gehen wir mal von Folgendem aus:

  • Bei dem Wal handelt es sich um einen jungen Pottwal mit einem Gewicht von 35.000 Kilo.
  • Da er nicht auf die Erde fällt, können wir einen anderen Wert für die Planetenbeschleunigung g einsetzen. Sagen wir mal 3. Das ist 1/3 der Erdbeschleunigung und nicht gerade das doppelte des Mondes.
  • Und wir bleiben bei unserer Durchschnittsenergie von 8.000.000 Joule.

Das wird nicht genügen damit unserem Pottwal all seine Gedanken durch den Kopf gehen, die Adam Douglas beschreibt. Aber für all jene, die es interessiert oder das Buch kennen: Würde der Pottwal nur die Gedanken des Petunientopfes haben, würde die Fallhöhe genügen.  Mit diesem Beispiel kann man jetzt nicht so viel anfangen. Trotzdem wollen wir unseren Energiebedarf mit bekannten Geräten aus unserem Alltag in Relation setzen.

 

Natürlich kann man Energie auch anders ausdrücken. So entspricht das Joule genau einer Wattsekunde. Wenn wir das dann hochrechnen auf die doch etwas geläufigere Einheit von Wattstunden (Wh) muss die Wattsekunde nur mit 3600 multipliziert werden. (Wir erinnern uns aus alten Schultagen, dass eine Stunde genau 3600 Sekunden hat). So und dann kann man so richtig schön umherspinnen und -rechnen. Was wäre, wenn unsere Energie, elektrische Energie wäre. Also 1Wh entsprechen 3600 Joule. Dann ergibt sich aus unseren 8.368.000 Joule eine Leistung von 2.324,45 Wh. Wir runden den Betrag ein wenig ab und erhalten ungefähr 2,3 kWh.

 

Aber was kann man damit wie lange betreiben?

Fangen wir mal mit dem Laptop an. Ein durchschnittlicher Laptop verbraucht rund 20 Wh pro Stunde. Dann könnten wir ihn also 115 Stunden betreiben. Oder wir können unsere Lieblingsserie während mindestens 35 Stunden im LCD Fernseher anschauen. Und wir sind gerettet und es freut uns sehr, wir können nur eine knappe Stunde staubsaugen.

 

Zum Schluss noch eine kleine Rechnung, um zu sehen was für eine Leistung in der Menschheit steckt. Nehmen wir wieder die Leistung eines Menschen und multiplizieren diese mit der Anzahl der geschätzt lebenden Menschen:

8.368.000 Joule/Mensch * 7.500.000.000 Menschen =  62.760.000.000.000.000 Joule, das machen dann 17.433.333.333.333,34 kwh oder 17.433.333.334 MWh.

 

Um diese Energie zu erzeugen muss ein Reaktor des Atomkraftwerks von Cattenom 134.102 Jahr ununterbrochen Strom erzeugen.

 

Weitere Eindrücke von Nicos Abnehm-Vorsatz:

About the author

Nico Brettner

Ech, Nico, kommen aus der Mëtt vun de 70er a liewe mat menger léiwer Fra an eisen 2 Kanner am Süden (just am Süde vu Lëtzebuerg).

Mat enger ganz grousser Portioun Optimismus (ech mengen do sinn ech als Kand an e Zauberdëppe voll Optimismus, getrollt) an ëmmer gudder Laun probéieren ech mäin Alldag als Hallefzäit Hausmann an Informatiker ze meeschteren.

Zënter ëmmer kämpfen ech mat Fieder a Bläistëft fir eng nach besser Welt a säit 2008 schreiwen an illustréieren ech Bicher an Artikelen.