Diskussion:Energieerhaltungssatz

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Auf Youtoube gibt es Videos mit Permanentmagneten, die den EES zu umgehen scheinen. Bitte um Stellungnahme. (nicht signierter Beitrag von 2001:4BB8:12E:8096:0:0:329F:3AEA (Diskussion) 17:06, 13. Aug. 2024 (CEST))

andere Bereiche als die Thermodynamik

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.

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)

Man kann einen Energie-Impuls-Pseudotensor des Gravitationsfeldes definieren (Landau/Lifschitz "Klassische Feldtheorie", Kapitel 96). Damit lässt sich ein Energieerhaltungssatz formulieren. Ich habe den Artikel daher geändert. 15.02.2006 Neuhier

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)

Quantentheorien (QM, QFT) lassen sich nicht direkt mittels Lagrange bzw. Hamilton formulieren, zumindest nicht im klassischen Sinn. Allerdings gilt auch hier eine Art von Noethertheorem, die Aussage ist jedenfalls dieselbe (die Herleitung allerdings anders): Aus einer Symmetrie folgen (meistens, siehe unten) Erhaltungssätze. Mit irgendwelchen Unschärfen hat das nichts direkt zu tun. Allerdings gibt es eine Besonderheit: Die Symmetrien des Lagrangians, die also in der entsprechenden klassischen Theorie via Noether zu Erhaltungssätzen führen würden, können in der entsprechenden Quantentheorie verletzt sein. Man spricht dann von sogenannten Anomalien. Bekannt ist z.B. die sogenannte U(1)-Anomalie der QCD. Nochmals und mit anderen Worten: Wenn man einen Lagrangian hinschreibt, kann es also sein, dass die entsprechende Quantentheorie weniger Erhaltungsgrößen besitzt als die entsprechende klassische Theorie. Das ist aber wohlverstanden. Ausserdem sind die Erhaltungssätze, die aus Symmetrien der Raum-Zeit folgen (also insbesondere die Energieerhaltung), davon nicht betroffen. C.Appel 22:05, 3. Feb 2006 (CET)

Emmi Noether im Geschichtsabschnitt

Das Noether-Theorem wird zwar im Artikel erwähnt, aber sollte Emmi Noether nicht deswgen auch im Geschichtabschnitt vorkommen? Denn schlussendlich ist das Noethertheorem ja das wichtigste Instrument, um den Energieerhaltungssatz von reiner Empirie auf stabile mathematische Beine zu stellen. Das geht hier irgendwie unter.--2003:DE:F15:1A00:80AE:2503:C0BC:B246 20:41, 2. Mai 2022 (CEST)

Erfahrungstatsache

Was bitte ist eine Erfahrungstatsache? Klingt nach etwas das alte Leute behaupten. Wenn die Erfahrung gross genug ist, wird sie zur Tatsache? --92.117.214.85 10:49, 22. Jun. 2023 (CEST)

"Tatsache, die aufgrund von genügend Erfahrungen als gesichert angesehen werden kann" sagt mit der Duden, und das war glaube ich überhaupt nicht misszuverstehen und muss daher hier nicht weiter erklärt werden. Oder hast Du da Zweifel oder Einwände? --Bleckneuhaus (Diskussion) 20:47, 22. Jun. 2023 (CEST)

Hierdurch angeregt, habe ich einen Vorschlag zur Einleitung:

Der Energieerhaltungssatz (auch Gesetz von der Erhaltung der Energie genannt) verallgemeinert die Erfahrungstatsache, dass die Energie eine Erhaltungsgröße ist, also weder erschaffen noch vernichtet werden kann, zu einem in allen Naturwissenschaften gültigen Grundprinzip. Ändern lässt sich der Energieinhalt eines Systems nur dadurch, dass ihm von außen Energie zugeführt oder entzogen wird; andernfalls bleibt er zeitlich konstant. Energie kann bei Erhaltung der Gesamtmenge zwischen verschiedenen Energieformen umgewandelt werden, beispielsweise von Bewegungsenergie in Wärmeenergie.

Der Energieerhaltungssatz lässt sich theoretisch mit Hilfe des Noether-Theorems aus der Annahme ableiten, dass die für das System gültigen Gesetze der Physik nicht von der Zeit abhängen.

Verbesserungsvorschläge/Einwände? --Bleckneuhaus (Diskussion) 22:51, 8. Jul. 2024 (CEST)

Hört sich gut an! Hattest du vor, die 2 Sätze dazwischen („Außerdem kann sie aus einem System heraus oder in ein System hinein transportiert werden, es ist jedoch nicht möglich, Energie zu erzeugen oder zu vernichten. Die Energieerhaltung gilt als wichtiges Prinzip aller Naturwissenschaften.“) beizubehalten oder wegzulassen? Zumindest der zweite Satz kann m.E. weg (heiße Luft). — Wassermaus (Diskussion) 04:50, 9. Jul. 2024 (CEST)