Diskussion:Energieerhaltungssatz

Spricht man nicht auch in anderen Bereichen als der Thermodynamik, z.B. in der klassischen Mechanik, vom Energieerhaltungssatz? -- Schewek 22:20, 3. Jul 2003 (CEST)

Schließt der Artikel doch nicht aus. In der Thermodynamik hat der Satz halt noch einen Eigenen Namen.

Ich hab' ein Problem mit dem Teil zur Relativitätstheorie, dass der Satz durch die Umwandlung in Masse beschränkt wird. Ich würde eher sagen, dass durch die Äquivalenz von Energie zu Masse die Masseerhaltung daraus abgeleitet werden kann. - Oder überseh' ich da was? AgClx 11:56, 14. Mai 2004 (CEST)

Ich denke du hast recht. Bin auch schon drüber gestolpert. -- Joachim (Schulzjo) 12:41, 14. Mai 2004 (CEST)

Also ich besser mal um... AgClx 13:05, 14. Mai 2004 (CEST)

Ich hab' den Teil mit dem Wärmetod des Universums entfernt. 1. Gilt es nicht für expandierende Universen, 2. gehört es IMHO nicht her. Denkt jemand was anderes?
Ausserdem bin ich der Meinung, dass die ART sehr wohl die Energieerhaltung kennt. Das sollte mit der Kontinuitätsgleichung zu zeigen gehen... Und da per Definition nichts das Universum verlässt sollte sie wenigstens lokal gelten. (Ok - schlampig begründet... ich überlegs mir noch mal genauer...) Oder lieg ich falsch? - AgClx 16:15, 14. Mai 2004 (CEST)

In der ART gilt die Energieerhaltung im allgemeinen nur noch lokal. Grob gesprochen, besitzt die Gravitation selbst auch Energie in einem gewissen Sinn. Diese ist aber immer bezugssystemabhaengig und lokal kann man ja die Gravitation immer wegtransformieren. D.h. lokal sieht der Raum in geeigneten Koordinaten immer wie ein Minkowskiraum aus (in dem Energieerhaltung gilt), global im allgemeinen aber nicht mehr. -- C.Appel 11:00, 2. Mär 2005 (CET)

zum Energieaustausch: Es wird hier von einem offenen System im Zusammenhang mit dem Austausch von Energie gesprochen. Der Energieaustausch an sich ist jedoch die sozusagen neue Eigenschaft geschlossener Systeme und existiert nicht nur in offenen Systemen. Es wäre daher vielleicht besser von offenen und geschlossenen Systemen zu sprechen.

Wohin geht die Energie eines Autos?

Ich versuche nachzuvollziehen, was beim Bewegen eines Autos passiert.

Zunächst wird die Energie des Treibstoffs in Wärmeenergie, und kynetische Energie umgewandelt, ohne auf die Details einzugehen.

Während der Fahrt ist ein hoher Anteil an kynetischer Energie vorhanden. Wohin wandelt sich die Energie, wenn das Auto wieder steht? Barnulf 13:17, 28. Okt 2005 (CEST)

Durch den Luftwiederstand und die Reibung der Reifen auf der Straße, wird kinetische Energie in Wärmeenergie umgewandelt. Deswegen braucht man während der Fahrt weiterhin Benzin, selbst wenn man schon fährt. Beim Bremsen wird wiederum die kinetische Energie in Wärme umgewandelt, die Bremsen werden warm... --Dark-Immortal 13:22, 28. Okt 2005 (CEST)

gilt nicht bei Kernspaltung?

Wieso gilt der Energieerhaltungssatz nicht bei der Kernspaltung und Kernfusion?

natürlich gilt er auch dort. wieso sollte er dort nicht gelten? --Dark-Immortal 12:16, 7. Nov 2005 (CET)

Nein, bei der Kernspaltung und bei der Kernfusion gilt die Energieerhaltung nicht. Bei der Kernreaktion geht ein geringer Prozentsatz Masse verloren, der in Energie umgewandelt wird und als Wärme hoher Temperatur aus dem Reaktor abgeführt wird. In sofern halte ich auch die Einleitung über Abgeschlossene Systeme für falsch, den auch einen Reaktor kann man bei geeigneter Wahl der Bilanzhülle als abgeschlossenes System betrachten und untersuchen. Ralf Pfeifer 11:49, 2. Jan 2006 (CET)

??? Aber natürlich gilt die Energieerhaltung auch bei Kernfusions und -spaltungsprozessen. Und nein, auch wenn's hier dauernd steht, Masse wird nicht in Energie umgewandelt. Aber vermutlich ist das eine Urban Legend, die man nicht mehr so ohne weiteres aus der Welt schaffen kann. Seufz. Was gilt: Die _Ruhemasse_ ist keine Erhaltungsgrösse. Bei Prozessen, in denen Teilchen in andere umgewandelt (erzeugt, vernichtet) werden, ist die Ruhemasse im allgemeinen nicht erhalten. Die Energie ist dagegen in allen speziell-relativistischen Theorien immer erhalten. Kernprozesse basieren letztlich auf dem Standardmodell, und das ist eine speziell-relativistische Quantenfeldtheorie. Die Energie ist hier _immer_ erhalten (auch für beliebig kurze Zeiträume...). Dann gibt's noch die relativistische Masse (in E = m c^2). Diese ist eigentlich völlig überflüssig (und spielt daher in modernen Darstellung keine Rolle), da sie per definitionem proportional zur Energie ist. D.h. eigentlich ist sie dasselbe wie Energie; alles was für Energie gilt, gilt für die relativistische Masse.

Nochmal kurz zusammengefasst: Teilchen können in andere umgewandelt werden. Dabei bleibt die Ruhemasse im allgemeinen nicht erhalten. Energie bleibt erhalten. C.Appel 13:50, 2. Jan 2006 (CET)

Hallo C.Appel, vielen Dank für die Antwort. Vielleicht kannst Du hier ein paar Dinge aufklären, denn es ist mir noch nicht alles an Deiner Antwort klar:

Ich werd's versuchen:

1. Woher kommt dann die Energie bei der Kernspaltung, wenn nicht von einem Massendefekt?

1. Was meinst Du mit 'relativistischer Masse'? Ich kenne den Begriff bisher nur in Zusammenhang mit der kinetischen Energie der Masse, und regelmäßig steckt ein Term der Form ${\sqrt {1-v^{2}/c^{2}}}$ drin.

1. Nach welcher Defintion ist die Masse aus E=mc² in der Energie enthalten? Muss da nicht eine Gleichung in den Artikel, die das so beschreibt?

Zu 1.: Die Energie ist schon die ganze Zeit da. Energie ist sozusagen ein Attribut eines physikalischen Systems. Und interessant eben deswegen, weil sie erhalten ist. Die Energie ist eine additive Größe, d.h. die Gesamtenergie eines Systems ist die Summe der Energie der Teilsysteme. Bei der Kernspaltung hat nach der Spaltung jedes Spaltungsprodukt (inkl. Strahlung) eine Energie. Die Summe entspricht genau der Energe des Systems vor der Spaltung. Insofern kann z.B. durch Strahlung Energie "abgegeben" werden. Die Energie ist aber nicht aus nichts (bzw. Masse) entstanden. Sie war einfach vorher schon Teil der Gesamtenergie des betrachteten Systems.

Zu 2.: Genau diese meinte ich.

Zu 3.: Die Formulierung "Masse ist in Energe enthalten" scheint mir irreführend. Ich würde eher sagen, die relativistische Masse ist dasselbe wie Energie. Die Formel sagt es ja: E = mc^2, die relativistische Masse (also das m in der Formel) ist direkt proportional der Energie. Unter Theoretikern wählt man in der Regel Einheiten, in denen c=1, dann wird's noch deutlicher: E = m. Daher ist dieses m nach heutigem Verständnis überflüssig. Die Größe in dieser Gleichung nennt man heute Energie, und einen zweiten Namen (wie z.B. relativistische Masse) dafür einzuführen ist nicht nötig. Leider wird in populärwissentschaftlichen Darstellungen auch heute noch E = mc^2 dauernd als _die_ Erkenntnis von Einstein gefeiert, was leider mehr Verwirrung als Aufklärung schafft.

In alltäglichen Anwendungen der Technik rechnen wir meist im Sinne der klassischen Mechanik oder Thermodynamik und auch das allgemeine Verständnis der Energieerhaltung ist (sicher durch den Bekanntheitsgrad des 1. Hauptsatzes der Thermodynamik) rein klassisch. Wenn es eine andere Definition der Energieerhaltung gibt, sollte man -nach meiner Meinung- den Artikel so aufbauen, dass wegen des hohen prakischen Nutzens zunächst die klassische Sicht behandelt wird, dann werden die Widersprüche der klassischen Definition gezeigt und dann die verallgemeinerte Version der Energieerhaltung. Dazu gehört -nach meiner Meinung- dann auch eine Gleichung, welche die verallgemeinerte Version darstellt. Gruß, Ralf Ralf Pfeifer 22:20, 2. Jan 2006 (CET)

Widersprüche gibt es da nicht, und auch keine Unterschiede zwischen nichtrelativistischer klassischer Physik, speziell-relativistischer klassischer Physik oder auch Quantentheorie. Solange man die Gravitation vernachlässigt, oder um präziser zu sein, solange die grundlegende betrachtete Theorie invariant unter Zeittranslation ist, ist die Energie exakt erhalten. Das wiederum ist eine einfache Folgerung aus dem Noethertheorem: Besitzt eine Theorie (die ich mittels Lagrangeformalismus formulieren kann) eine kontinuierliche Symmetrie, so gibt es eine Erhaltungsgröße. Und die Energie ist schlicht als die Erhaltungsgröße definiert, die zur Invarianz unter Zeitverschiebungen gehört. Wobei dann im klassischen Fall auch wieder die übliche bekannte kinetische + potentielle Energie rauskommt.

Ich hoffe, damit ist alles etwas klarer geworden! C.Appel 23:17, 2. Jan 2006 (CET)

Ehrlich gesagt - Nein. Ich vermute, Antworten auf folgende Fragen würden (nicht nur) mir am besten helfen: Wie erklären sich denn nun die Prozesse im Kernkraftwerk? Und woher holt sich die Sonne ihre Energie, wenn Energieerhaltung angenommen wird? Ralf Pfeifer 09:43, 3. Jan 2006 (CET)

Die Sonne hat einfach eine bestimmte Energie. Wenn die Sonne nun einen Teil Ihrer Masse (z.B: in Form von Photonen) abstrahlt, gibt sie damit auch Energie ab. Energie ist nichts stoffliches, greifbares. Energie ist lediglich eine "Rechengröße", die man einem System zuordnen kann, und die aufgrund der Energieerhaltung für "Bilanzrechnungen" verwendet werden kann. Energie ist nicht irgendwie greifbarer Bestandteil des Systems, sondern eine Eigenschaft, eine zugeordnete Größe. Allerdings wird das (in populärwissenschaftlichen Darstellungen) sehr oft falsch dargestellt. So ala "Materie wird in Energie umgewandelt, und diese wird abgestrahlt". Huah. Richtig ist: Materie kann bei diversen Prozessen in andere Materie umgewandelt werden. Dabei können z.B. Photonen entstehen, die dann abgestrahlt werden. Diese Photonen tragen dann einfach einen Teil der ursprünglichen Energie des Gesamtsystems mit sich. C.Appel 11:51, 4. Jan 2006 (CET)

Indem man die (Ruhe-)Masse gemäß E=mc² zu einer Energieform erklärt und damit die Energieerhaltung wieder herstellt, analog dazu, wie man das bei der Entdeckung der anderen Energieformen (Wärme, elektromagnetische Felder) auch immer gemacht hat. Von einer Verletzung der Energieerhaltung war dabei nie die Rede. --Wolfgangbeyer 10:11, 3. Jan 2006 (CET)

Dann sollte das doch so im Artikel klargestellt werden, beispielsweise auch über eine Gleichung, so wie das im Abschnitt 'klassische Mechanik' und 'Thermodynamik' auch dargestellt wurde. Das schützt dann auch vor Überarbeitungen. Wer hat a) Ahnung und b) wer machts?? Danke, Ralf 'der jetzt erst mal die Finger von der Energieerhaltung lassen will'. Ralf Pfeifer 11:38, 3. Jan 2006 (CET)

Habe mal etwas dazu formuliert, obwohl ich mich hier gar nicht so weit einmischen wollte. Inwieweit die Aussagen zur allgemeinen Relativitätstheorie, die ich übernommen habe, korrekt sind, kann ich im Moment nicht beurteilen. Zumindest scheint mir plausibel, dass das Noether-Theorem nicht gilt, denn die Zeit wird ja zur dynamischen Variable. Wäre aber nett, wenn da ein ART-Spezialist noch mal sein ok dazu geben würde. --Wolfgangbeyer 00:14, 4. Jan 2006 (CET)

Das Noether-Theorem gilt selbstverständlich auch in der ART. (Ich habe auf der Artikel-Seite auch nichts gegenteiliges gelesen.) Der Punkt ist nun, dass bei Anwesenheit von Massen die Raumzeit im allgemeinen so gekrümmt ist, dass sie (die Raumzeit) eben nicht mehr invariant unter Zeitverschiebungen ist. Daraus folgt dann mit dem Noethertheorem sofort, dass es in der ART im allgemeinen keine Energieerhaltung gibt. Ich stelle mir das etwas so vor: Da Materie gravitativ wechselwirkt, tauscht sie mit dem Gravitationsfeld Energie aus (analog der elektromagnetischen Wechselwirkung). Aus diversen Gründen kann man für das Gravitationsfeld aber (im Gegensatz zum elektromagnetischen Feld) keinen Energie-Impuls-Tensor definieren! Damit ist sofort klar, dass bei Wechselwirkung mit dem Gravitationsfeld die Energie nicht erhalten bleibt. C.Appel 11:51, 4. Jan 2006 (CET)

Verbindung zum Massenerhaltungssatz entfernt

Ich habe mal folgendes entfernt:

"

Verbindung zum Massenerhaltungssatz 

Einen strengen Massenerhaltungssatz, der besagen würde, dass die Masse erhalten bleibt, gibt es nicht. Dies kann man beispielsweise bei der Vernichtung von Elektron und Positron in zwei Photonen sehen, in der zwei Teilchen mit Masse in zwei Teilchen ohne Masse zerfallen.

Seit Albert Einstein weiß man, dass Massen- und Energieerhaltungssatz nicht voneinander unabhängig sind. Masse und Energie können nach der berühmten Formel (welche im Ruhesystem des Teilchens gilt)

$E=m\cdot c^{2}$

ineinander umgewandelt werden, was man als Äquivalenz von Masse und Energie bezeichnet. Außer bei der Kernspaltung, bei der Kernfusion, bei verschiedenen Experimenten der Elementarteilchenphysik und manchen Kapiteln der Astrophysik ist jedoch die mit Energieänderungen des Systems einhergehende Massendifferenz weit unterhalb der Messgenauigkeit. "

Jedem ausgebildeten Physiker sollte klar sein, dass es keinen Massenerhaltungssatz in der Physik gibt. Gibt es von daher irgendwelche qualifizierten Einwände gegen die Löschung? --Dark-Immortal 23:18, 7. Nov 2005 (CET)

Ich schätze dieser Abschnitt ist daher auch für nichtausgebildete Physiker gemacht und soll Missverständnissen vorbeugen, solange es also nicht falsch ist halte ich nicht viel davon ihn zu löschen (wobei man die Formel auch umdrehen könnte). --Saperaud ☺

Das Problem ist ja gerade, dass er falsch ist. Es gibt, wie gesagt, keinen Massenerhaltungssatz... Ich wollte nur wissen ob mir da ein ausgebildeter Physiker (=hoffentlich jemand mit Ahnung diesbezüglich) wiedersprechen würde. --Dark-Immortal 10:15, 8 November 2005 (CET)

Du sagst es wäre falsch weil es keinen gibt und da steht "Einen strengen Massenerhaltungssatz, der besagen würde, dass die Masse erhalten bleibt, gibt es nicht." Wieso ist diese Aussahe dann bitte falsch? Bitte führe hier keinen Privatkrieg gegen die Masse, einfach zu sagen das wäre eine Sonderform der Energie wie von dir hier suggeriert ist nach meiner zugegebenermaßen eher oberflächlichen Ausbildung jedenfalls Mumpitz. Das wäre so wie wenn man sagt es Teilchen wären eine Sonderform der Wellen oder umgekehrt. --Saperaud ☺ 12:44, 8. Nov 2005 (CET)

Das es keinen strengen gibt hatte ich mal hinzugefügt. Ich frage mich nur wieso man in einem Artikel über den Energieerhaltungssatz erwähnen sollte, dass es keinen Massenerhaltungssatz gibt. Dann könnte man ja auch genauso gut schreiben, dass die schwache WW einige Quark-Ladungszahlen verletzt. Hat beides mit dem Energieerhaltungssatz nicht viel zu tun... --Dark-Immortal 12:51, 8 November 2005 (CET)

Nun das zeigt sich dann wenn jemand irgendwann hier, bei Massenerhaltungssatz oder bei "Äquivalenz von Masse und Energie" dann die Frage stellt, ob denn nun Masse Energie sei oder umgekehrt, ob es nun einen strengen Massenerhaltungssatz oder einen strengen Energieerhaltungssatz gäbe, warum denn nun der eine streng und der andere irgendwie nicht streng sei und was da nun zu wem irgendwie gleich, äquivalent oder sonstwas wäre. Solche und ähnliche Fragen hört man von Nichtphysikern wenn es um den Erhaltungssatz von Masse/Energie geht. --Saperaud ☺ 14:19, 8. Nov 2005 (CET)

Dies würde ich dann aber eher in einem kleinen Nebensatz wie zB. "Aus dem Energieerhaltungssatz folgt in keinster Weise ein Massenerhaltungssatz. Mehr dazu unter Massenerhaltungssatz." erwähnen... --Dark-Immortal 17:32, 8 November 2005 (CET)

Noether-Theorem und QM

Die Änderung von 134.76.217.58 legt nahe, dass das Noether-Theorem nicht auf die QM übertragbar ist. Bin da nicht mehr so fit. Stimmt denn das? Man könnte ja schließlich argumentieren, dass in der QM für die Erwartungswerte die klassischen Beziehungen gelten, so dass wegen Noether für den Erwartungswert der Energie durchaus ein Erhaltungssatz gilt. Oder hatte 134.76.217.58 die Unschärfe bezüglich Energie und Zeit im Sinn? --Wolfgangbeyer 18:33, 26. Jan 2006 (CET)

Noether-Theorem, Lagrange und Hamilton

134.76.217.58 schreibt als Kommentar: "Der EES folgt nur im Lagrangeformalismus aus der Homogenität der Zeit. Dort wird er aber sozusagen implizit mitpostuliert." Hamilton und Lagrange-Formalismus sind doch gleichwertige Beschreibungen der klassischen Physik. Die Behauptung, dass eine Aussage in einem Formalismus gilt und im anderen aber nicht, kommt mir schon seltsam vor. Sie lässt sich vielleicht in einem bestimmten Formalismus leichter herleiten. Unter Noether-Theorem finde ich auch keine entsprechende Einschränkung. Im Gegenteil: Dort gibt es einen Satz, den ich indirekt als Symmetrie <=> Erhaltungssatz im Hamiltonformalismus interpretiere. --Wolfgangbeyer 20:59, 26. Jan 2006 (CET)