Wie ist die Bedeutung vom Energieerhaltungssatz?
Wir nehmen gerade im Physikunterricht Energie vor und als letztes haben wir den Energieerhaltungssatz aufgeschrieben, der so lautet: ''
In einem abgeschlossenen System (ohne Reibung) bleibt die Summer aller mechanischen Energien für alle Zeiten konstant.''
Leider versteh ich diesen Satz kaum. Es wäre toll, wenn ihr antwortet ;)
4 Antworten
Grundsätzlich bedeutet der Energieerhaltungssatz, dass Energie nie erzeugt oder vernichtet wird, sondern nur ihre Form ändert: Man kann z.B. Lageenergie in Bewegungsenergie umwandeln oder auch in Wärme. Verbrauchen kann man Energie nicht, auch wenn das oft gesagt wird.
(In der Relativitätstheorie wird dieser Erhaltungssatz etwas erweitert; da kann Energie z.B. auch zu Masse werden ... kommt aber erst viel später ;-) )
Bei eurer speziellen Formulierung geht es nur um mechanische Energie: Ein abgeschlossenes System bedeutet, dass keine Reibung entsteht und damit auch keine mechanische Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt wird. Weil sie aber auch nicht "verbraucht" wird, beibt sie eben im System enthalten.
Ein Beispiel: Eine perfekte Schaukel, die keinerlei Reibung besitzt. Hier wird Lageenergie in Bewegung umgewandelt (die Schaukel wird schneller), dann wieder in Lageenergie (die Schaukel bleibt am höchsten Punkt kurz stehen) und dann gehts wieder von vorne los. Das geht immer so weiter und die Energiemenge bleibt immer gleich, sie wechselt nur ständig zwischen beiden Energieformen.
Wichtige Folgen davon sind:
Keine Maschine kann Energie erzeugen, sondern immer nur umwandeln.
Abgesehen von "Verlusten" durch Reibung oder Wärme geht Energie nirgendwo verloren, sondern wird nur umgewandelt, bleibt aber trotzdem da.
Es bedeutet, das dieses System für alle Zeit der Welt laufen wird, d.h. es entstehen keine Verluste.
Wenn du z.B. ein gelagerstes Rad andrehst, dann bleibt es nach einer Zeit stehen, weil die ganze Bewegungsenergie (Kinetische Energie) durch die Reibung in den Lagern in Wärme umgewandelt wurde (auch wenn du die nicht merkst). Wenn's keine Reibung (entspricht Verlust) geben würde, so würde sich das Rad ewig weiterdrehen, weil die Bewegungsenergie nicht in eine andere Form umgewandelt werden würde. Man spricht hier vom "Perpetuum Mobile" und diese Maschine ist unmöglich zu realisieren, denn jede Energieumwandlung besitzt Verluste, also unerwünschte Umwandlungsvorgänge die auch auftreten.
Das ist korrekt, allerdings ist die Unmöglichkeit eines Perpetuum Mobiles (als eines unendlich lange schwingenden Rades z.B.) noch keine direkte Folge des Energieerhaltungssatzes!
Eine Maschine, die sich unendlich lange verlustfrei bewegt oder die z.B. einen Wärmestrom vollständig in Bewegungsenergie umwandelt, wäre mit der Energieerhaltung allein noch vereinbar (praktisch ist sie das natürlich wegen der Reibung nicht). Die Energieerhaltung allein besagt nur, dass es kein Perpetuum mobile erster Art gibt, also keine Maschine, die mehr Energie abgibt, als sie aufnimmt.
Die Unmöglichkeit eines Perpetuum Mobiles auch zweiter Art, also einer Maschine, die einfach immer weiter läuft, bzw. die Wärme vollständig in mechanische Energie verwandeln kann, wird erst durch den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik festgelegt. Hier kommt dank der Entropie die Notwendigkeit von "Verlusten" der mechanischen Energie ins Spiel.
Bei Wikipedia ist das recht genau und dennoch verständlich erklärt. Ist aber auch spitzfindig und nur was für Interessierte; wollte es nur mal der Vollständigkeit halber erwähnen ;-)
Wenn man sagt, ein perpetuum mobile gibt es nicht, ist man damit immer auf der richtigen Seite.
Das heißt, dass Energie nicht vernichtet werden kann. Energie kann nur umgewandelt werden, also von einer Form/Zustand in einen anderen.
z.B : potenzielle in kinetische Energie oder Elektrizität in Wärme und Licht.
Hoffe das hat geholfen.
Energie entsteht nicht und Energie wird nicht verbraucht. Energie wechselt nur die Form in der sie auftritt.
Gut geschrieben!
Ich stelle mir da immer eine Glühlampe vor.
Man gibt eine gewisse Energie in die Lampe, diese wird dann in Wärme und zu einem kleinen Teil auch zu Licht umgewandelt (und in noch andere Zustände). Die eingebrachte Energie ist nicht weg, sie wurde nur umgewandelt.
Gruß
Ich stelle mir das immer mit kleinen Bällen vor die durch den Raum wabbeln und die Farbe wechseln. (:
Danke für den Stern ;-)
Es gibt ganze Bücher über die Energieerhaltung. Es lohnt sich wirklich, das zu verinnerlichen; in der Schule lassen sich locker die Hälfte aller Aufgaben durch Energieerhaltungs-Ansätze lösen (oder man muss Kräfte gleichsetzen ^^), und außerdem ist das wirklich so ziemlich DAS Grundprinzip der Physik :)