Größenordnung (Energie)

Dies ist eine Zusammenstellung von Energiemengen verschiedener Größenordnungen zu Vergleichszwecken.

Grundeinheit der Energie im SI-Einheitensystem ist 1 Joule (auch Wattsekunde bzw. Newtonmeter), das Formelzeichen E und das Einheitenzeichen J (Ws oder Nm). Gebräuchlich sind auch Kilowattstunden 1 kWh = 3,6 MJ und Elektronenvolt 1 eV = 1,602 176 462(63) · 10^-19 J.

Yoktojoule – yJ

1 Yoktojoule = 10^-24 J

• 6,0911 yJ = 38,02 μeV = Energie eines Hyperfeinstruktur-Übergangs von Caesium, der zur Definition der Sekunde verwendet wird.

Zeptojoule – zJ

1 Zeptojoule = 10^-21 J = 1.000 Yoktojoule

• 6 zJ = thermische Energie eines freien Teilchens bei Raumtemperatur (knapp 40 meV)
• 160,2176462(63) zJ = 1 eV = 1 Elektronenvolt = Energie eines Elektrons nach dem Durchlaufen der Spannung von einem Volt.

Attojoule – aJ

1 Attojoule = 10^-18 J = 1.000 Zeptojoule

• 0,5 aJ = 3,1 eV = Energie eines Photons violetten Lichts mit 400 nm Wellenlänge
• 4,35974381(34) aJ = 27,2 eV = 1 Hartree, der doppelte Wert der Bindungsenergie des Elektrons im Grundzustand des Wasserstoffatoms.

Femtojoule – fJ

1 Femtojoule = 10^-15 J = 1.000 Attojoule

• 81,87 fJ = Ruheenergie eines Elektrons

Picojoule – pJ

1 Picojoule = 10^-12 J = 1.000 Femtojoule

• 100 pJ = Kinetische Energie eines Protons im Synchro-Zyklotron des europäischen Kernforschungsinstitut CERN
• 150,33 pJ = Ruheenergie eines Protons
• 150,53 pJ = Ruheenergie eines Neutrons

Nanojoule – nJ

1 Nanojoule = 10^-9 J = 1.000 Picojoule

• 100 nJ = 1 erg (CGS-Einheit für Arbeit, Energie oder Wärmemenge)

Mikrojoule – µJ

1 Mikrojoule = 10^-6 J = 1.000 Nanojoule

• 1,1 µJ = maximale Energie eines Protons im LHC
• 160 µJ = Bewegungsenergie einer Stubenfliege im Flug (80 mg, 2 m/s)

Millijoule – mJ

1 Millijoule = 10^-3 J = 1.000 Mikrojoule

• 48 mJ = Bewegungsenergie eines kleinen Hagelkorns (Masse 0,5 g), das mit einer Geschwindigkeit von 50 km/h fällt

Joule – J

1 Joule = 10³ Millijoule

• 1 J = 1 Ws = 1 Nm
• 1 J = Arbeit des menschlichen Herzens pro Schlag
• 1 J = Erwärmt 1 g Luft um 1 °C bei 1.013 hPa
• 1 J ≈ 0,278 · 10^-6 kWh ≈ 0,278 · 10^-3 Wh
• 1 J = 6,242 · 10¹⁸ eV
• 4,184 J = Erwärmt 1 g Wasser um 1 °C = 1 Kalorie (Grammkalorie)
• 7,5 J = Mündungsenergie der Kugel eines frei erhältlichen Luftgewehres
• 50 J = in Dugway Proving Ground beobachte Energie eines Protons in der kosmischen Strahlung
• 73,5 J = Bewegungsenergie eines Menschen (75 kg) bei Schrittgeschwindigkeit (1,4 m/s)
• 98,1 J = Energie, um 1 l Wasser auf der Erde 10 m hochzuheben/pumpen

Kilojoule – kJ

1 Kilojoule = 10³ Joule = 1.000 Joule

• 1 kJ ≈ 0,278 · 10^-3 kWh ≈ 0,3 Wh
• 2,06 kJ = Energie, um einen 70 kg schweren Menschen 3 m anzuheben
• 3,5 kJ = Mündungsenergie der Gewehrkugel der Patrone 7,62 × 51 mm NATO
• 4,184 kJ = Erwärmt 1 kg Wasser um 1 °C = 1 Kilokalorie
• 6 kJ = Energieverbrauch einer 100-W-Glühlampe in einer Minute
• 38 kJ = Physiologischer Brennwert, das heißt für den menschlichen Körper nutzbarer Energiegehalt, von 1 g Fett
• 386 kJ = Bewegungsenergie eines PKW (Masse 1 t) bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h

Megajoule – MJ

1 Megajoule = 10⁶ J = 1.000 Kilojoule

• 3,6 MJ = 1 Kilowattstunde (kWh) – Abrechnungseinheit für Energie wie Stromverbrauch, Heizleistung
• 6,3 MJ = Täglicher Grundumsatz einer erwachsenen Frau (70 kg Körpergewicht/ohne Betätigung)
• 29,3 MJ = Freiwerdende Energiemenge bei Verbrennung von 1 kg Steinkohle (Steinkohleeinheit – SKE)
• 41,9 MJ = Freiwerdende Energiemenge bei Verbrennung von 1 kg Rohöl (Öleinheit – ÖE)

Gigajoule – GJ

1 Gigajoule = 10⁹ J = 1.000 Megajoule

• 1 GJ ≈ 278 kWh ≈ 0,3 MWh
• 1,2 bis 28 GJ = Energiegehalt eines Blitzes
• 11 GJ ≈ 3,1 MWh Bedarf an elektrischer Energie eines Zwei-Personen-Privathaushaltes pro Jahr^[1]
• 16 GJ = Bewegungsenergie eines Airbus A380 (Masse 500 t) bei einer Geschwindigkeit von 910 km/h
• 44 GJ = Freiwerdende Explosionsenergie der zweitstärksten konventionellen Bombe MOAB (entspricht 10,5 t TNT)
• 86,4 GJ = 24 MWh = 1 Megawatttag − Energieabgabe eines 1 Megawatt-Kraftwerkes an einem Tag, z.B. eine mittlere Windkraftanlage
• 184 GJ = Freiwerdende Explosionsenergie der stärksten konventionellen Bombe FOAB (entspricht 44 t TNT)

Terajoule – TJ

1 Terajoule = 10¹² J = 1.000 Gigajoule

• 1 TJ ≈ 278 MWh
• 4,184 TJ = 10¹² Kalorien – definiert als 1 Kilotonne TNT-Äquivalent
• 56 TJ = Freiwerdende Explosionsenergie der Atombombe Little Boy über Hiroshima (entspricht 13,4 kt TNT)
• 79,1 TJ = Energie die bei der Spaltung von einem Kilogramm Uran 235 frei wird
• 84 TJ = Freiwerdende Explosionsenergie der Atombombe Fat Man über Nagasaki (entspricht 20 kt TNT)

Petajoule – PJ

1 Petajoule = 10¹⁵ J = 1.000 Terajoule

• 1 PJ ≈ 278 GWh
• 31,536 PJ = 8760 GWh = 1 Gigawattjahr − Energieabgabe eines 1000-Megawatt-Kraftwerkes in einem Jahr (Gemeinjahr mit 365 Tagen).
• 89,9 PJ = Vollständige Umwandlung von 1 kg Materie in Energie (E=m·c²)
• 210 PJ = Explosionskraft der stärksten Wasserstoffbombe (= 50 Mt TNT)

Exajoule – EJ

1 Exajoule = 10¹⁸ J = 1.000 Petajoule

• 1 EJ ≈ 278 TWh
• 1 EJ = Energie eines Asteroideneinschlags mit 5 Mt (entspricht Cheops-Pyramide) und 20 km/s
• 11,2 EJ = Energie des Erdbeben von Valdivia 1960
• 14,0 EJ = Primärenergieverbrauch Deutschlands 2008^[2]
• 508 EJ = Primärenergieverbrauch der Menschheit 2009^[3]

Zettajoule – ZJ

1 Zettajoule = 10²¹ J = 1.000 Exajoule

• 5,8 ZJ = Energie die nötig wäre, um alles Wasser der Erde (1,39·10⁹ km³) um 1 Grad zu erwärmen
• 10,7 ZJ = Von der Sonne auf die Erdoberfläche abgestrahlte Energie pro Tag (Sonnenenergie)

Yottajoule − YJ

1 Yottajoule = 10²⁴ J = 1.000 Zettajoule

• 3,9 YJ = Von der Sonne auf die Erdoberfläche abgestrahlte Energie pro Jahr (Sonnenenergie)
• 386 YJ = Energiefreisetzung der Sonne pro Sekunde^[4]

höhere Größenordnungen

• 1,33 · 10²⁹ J = gravitative Bindungsenergie^[5] des Mondes. Energiemenge, die nötig wäre, um sämtliche Materie des Mondes wieder aus dem Gravitationsfeld des Mondes selbst zu entfernen und damit den Mond sozusagen vollständig in seine Einzelteile zu zerlegen. Umgekehrt ist das auch die Energiemenge, die frei wird, wenn sich eine riesige Staubwolke von der Masse des Mondes unter dem Einfluss der Gravitation zu einem Objekt wie dem Mond zusammenzieht.
• 2,45 · 10³² J = gravitative Bindungsenergie der Erde
• 2,7 · 10³³ J = kinetische Energie der Erde (Rotation und Orbit um die Sonne)
• 10³⁷ J = ungefähre Energie einer Nova
• 2,43 · 10⁴¹ J = gravitative Bindungsenergie der Sonne
• 10⁴⁴ J = ungefähre Energie einer Supernova

Einzelnachweise