Energieerhaltung
Energieerhaltung, Satz von der
Satz der klassischen Physik der aussagt, dass die Gesamtenergie eine Systems durch Prozess, die ausschliesslich innerhalb des betrachteten Systems stattfinden, nicht verändert werden kann. D.h. es ist unmöglich innerhalb des Systems Energie zu erzeugen bzw. zu vernichten.
Im Rahmen der [Lagrange]]'schen klassichen Mechanik lässt sich beweisen, dass die Energieerhaltung eine direkte Folge der Homogenität der Zeit ist, d.h. es handelt sich nicht um ein Axiom sondern tatsächlich um einen Satz. Dies ist ein Spezialfall des Nöter Theorems, welches aussagt, dass aus jeder Invarianz eine Erhaltung folgt.
Es ist durchaus möglich Energie in andere Formen zu überführen. So kann z.B. Wärme in elektrische Energie überführt werden. Es kann aber z.B. keine Wärme aus dem Nichts erzeugt werden.
Oftmals wird irrtümlich diese Umwandlung von Energieformen mit dem Verlust von Energie identifiziert (man spricht z.B. von Energieverbrauch). Dies ist im strengen physikalischen Sinn aber unsinnig, da z.B. ein Kraftfahrzeug keine Energie verbraucht (vernichtet), sondern lediglich chemische Energie in kinetisch Energie und Wärme umwandelt.
Natürlich kann ein betrachtetes System Energie mit anderen Systemen austauschen, z.B. durch Strahlung oder Wärmeleitung. Man spricht dann von einem offenen System. Der Energieerhaltungssatz gilt also nur in abgeschlossenen Systemen.
Wendet man den Satz auf das abgeschlossene System Universum an, ist somit die Gesamtenergie des Universums konstant!
Die Heisenbergschen Unschärferelation der Quantenmechanik erlaubt aber, dass die Energie eines Systems für sehr kurze Zeitspannen spontan schwanken kann. Im Rahmen der Quantenmechanik gilt der Energieerhaltungssatz daher nicht uneingeschränkt.
Die Umwandlung von Energie in ihre unterschiedlichen Formen wird durch die Elektrodynamik, Mechanik, Thermodynamik, Quantenmechanik, etc. beschrieben und bildet die Grundlage für die meisten Vorgänge in der belebten und unbelebten Natur.
Als Auswirkung des dritten Hauptsatz der Thermodynamik ist es aber nicht möglich die Energieform Wärme vollständig in andere Energieformen zu überführen. Daher wird im Universum langfristig die gesamte Energie in Wärme umgewandelt. Man spricht deshalb vom Wärmetod des Universum.