Frage von Langsamdenker, 65

Was bedeutet E = mc² genau?

Hallo,

ich habe gelesen, dass die jede Energieänderung einen Massenzuwachs hervorruft.

Wenn man einem Körper kinetische Energie hinzufügt erhält er doch relativistische Masse (aus Sicht eines zum bewegten Körper ruhenden Inertialsystems I). Und wenn man einen ruhenden Körper verformt, und er dabei nicht beschleunigt wird, nimmt seine relativistische Masse von keinem Inertialsystem aus betrachtet zu, aber seine Ruhemasse.

Die Frage ist nun: Die Energie, die zum Verformen eines Körpers benutzt wurde, geht laut der Formel E = mc² komplett in Ruhemasse über. Aber was ist mit der Wärmenergie, die bei einem solchen Prozess frei wird? Da stimmt doch was nicht mit der Energieerhaltung? Wenn alles in Masse übergeht, was bleibt dann für die Wärme?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von PWolff, Community-Experte für Physik, 20

Wenn die Ruhmasse eines Körpers zunimmt, nimmt in gleichem Maße auch seine relativistische Masse von anderen Inertialsystemen aus gesehen zu - diese beiden Größen sind ja proportional.

Auch Wärmeenergie hat eine Ruhmasse. Der Anteil an Wärmeenergie, der im Körper verbleibt, macht ihn also schwerer. Der Anteil an Wärmeenergie, der abgegeben wird (ob durch Wärmeleitung, Konvektion, Strahlung) tritt als Masse an anderer Stelle in Erscheinung.

Die Gesamtenergie und der Anteil an abgegebener Energie je Richtung ist vom Inertialsystem abhängig; die Energieerhaltung gilt jedoch in jedem Inertialsystem.

Antwort
von Kaenguruh, 15

Wenn Du Dich für die Relativitätstheorie interessierst, empfehle ich Dir ein ganz tolles Buch: Physik der Raumzeit von Taylor und Wheeler im Spektrum-Verlag erschienen. Dort wird die SRT in ganz kleinen Schritten sehr verständlich anhand vieler Beispiele erklärt. Ich kann mir nicht vorstellen, daß es zu diesem Thema ein besseres Buch gibt. Dort wird aber eine modernere Sicht geschildert, als Du sie kennst. So ist zum Beispiel der Begriff der relativistischen Masse obsolet. Die Masse ist eine Invariante, dh. hat in allen Bezugsystemen den gleichen Wert. Was zunimmt ist die Energie, die den Wert E =  mc^2 * Gamma hat. Gamma ist der Zeitdillatationsfaktor der von der Geschwindigkeit abhängt. E ist die Gesamtenergie (Geschwindigkeit, Wärme usw). Die Masse ist aber keine Erhaltungsgröße, sie kann sich also durch Prozesse verändern, wie Wärmezufuhr.

Kommentar von Kaenguruh ,

Die Energie ist jedoch eine Erhaltungsgröße, aber keine Invariante.

Antwort
von TomOfWitten, 24

Energie wird zur Masse, wenn du einen Körper auf annähernd Lichtgeschwindigkeit beschleungist. Andersherum kann aus Masse Energie gewonnen werden (siehe unsere Sonne).

Nur die Lichtgeschwindigkeit (c) ist eine Konstante.
Guck mal hier:

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