Frage von Referendarwin, 56

Wenn ein Körper eine große Masse besitzt, wohnt in ihm dann auch große Energie?

Kann man die spez. Relativitätstheorie so verstehen? Und wie kann die Energie, etwa eines Stuhls, freigesetzt werden?

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Mathematik & Physik, 6

Zur ersten Frage: Ja. Die Masse eines Körpers ist Energie, nämlich die sogenannte oder auch Ruheenergie E_0. Sie lässt sich direkt z. B. mit der kinetischen Energie E_{kin} des Körpers als Ganzem in einem bestimmten Bezugssystem vergleichen. Die beiden Grenzfälle der SRT sind

(1.1) Newton'scher Grenzfall E_0 >> E_{kin}
(1.2) extrem relativistischer Grenzfall E_0 << E_{kin}.

»E=mc²« bedeutet natürlich, dass jede Art der Energie so etwas wie eine Masse hat, aber die kinetische Energie eines Körpers als ganzem wird nicht zu seiner Masse gerechnet. Täte man dies, wie es im Anfang mal getan wurde und populärwissenschaftlich immer noch wird, käme man dazu, die Masse des Körpers ggf. als Tensor betrachten zu müssen, wenn man nämlich Masse über ihre Trägheit definiert. Die ist nämlich parallel zur Bewegungsrichtung größer als quer dazu. Ferner führt E_{kin}/c² nicht dazu, dass ein und derselbe Körper für einen Beobachter noch Neutronenstern und für den anderen bereits Schwarzes Loch sein könnte.
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Zur 2. Frage: Komplett freisetzen lassen dürfte sich die Energie, die in der Masse z. B. eines Stuhles »kondensiert ist«, nur via Paarvernichtung mit Antimaterie. Direkt gefolgt wird diese Effektivität von Schwarzen Löchern, die Materie bei der Akkretion extrem aufheizen und Röntgenstrahlen freisetzen.

Antwort
von FSD21, 28

Das kommt auf die Materie an und lässt sich nicht allgemein beantworten.
Die Energie ist abhängig von den Elektronen, die sich um den Atomkern bewegen.
Daher ist die Größe zwar RELATIV zur Energie, aber kein ausschließlicher Faktor.

Kommentar von SlowPhil ,

So stimmt das nicht. Ein Stück Materie enthält sehr unterschiedliche Formen von Energie, von denen sich einige leicht frei setzen lassen, andere schwerer. Die Energie, die durch z. B. Redoxreaktionen und ähnliche Reaktionen der Atomhülle freigesetzt werden kann, gehört zur leicht freisetzbaren Kategorie, ist mengenmäßig aber marginal. Viel mehr - pro Masseneinheit, aber auch absolut - setzen Kernreaktionen frei, vorausgesetzt, man habe solche mit geringer Bindungsenergie pro Nukleon zur Verfügung, also weit weg vom Eisen. Die gesamte in einem Körper überhaupt gespeicherte Energie ist jedoch E_0 = mc².

Kommentar von FSD21 ,

Danke, wieder was gelernt :)

Antwort
von Raph101, 22

Ja das bedeutet es so ca. Nicht die ganze Masse kann in Energie umgewandelt werden aber so ziemlich alles. Warum das so ist ist wieder ein anderes Kapitel.
Aber man kann auch nicht sagen der Körper hat eine große Energie. Das verwirrt etwas denn welche Energie soll er denn haben?
Wenn man es dann aber ganz genau sieht ist das meiste Bindungsenergie, aber im Alltag kann man es einfach nicht so behaupten, das führt nur zur Verwirrung.

So kann man sagen, dass man aus Masse Energie gewinnen kann und umso höher die Masse umso mehr Energie.
Die gesamte Masse kann man nur durch Antimaterie in Energie umwandeln. Da es aber vernachlässigbar wenig Antimaterie in der Natur gibt(man könnte gleich sagen es gibt gar keine) ist dieser Aspekt unrealistisch. Am meisten Energie wird ansonsten durch Kernfusion frei, aber auch verbrennen von Holz wandelt Masse in Energie um. Nur eben in so geringen Maße, dass man es nicht bemerkt.

Kommentar von mgausmann ,

aber auch verbrennen von Holz wandelt Masse in Energie um

Bei der Verbrennung treten keine Massendefekte wie bei Kernspaltung oder Kernfusion auf. Die Energie stammt hier ausschließlich aus den Bindungsenergien. ->Massenerhaltungssatz

Kommentar von SlowPhil ,

Bindungsenergien sind es auch bei den Kernreaktionen. Es ist tatsächlich ein rein quantitativer Unterschied. 20 t TNT setzen bei ihrer Explosion knapp das Äquivalent von 1mg frei, und auch hier sind nur Atomhüllen beteiligt.

Kommentar von Raph101 ,

Danke für die Unterstützung ^^

Antwort
von Leonoff, 29

Nicht unbedingt das heißt glaub nur dass Masse gleiche Eigenschaften wie Energie hat .

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