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NachrichtenLexikonProtokolleBücherForenSonntag, 31. Juli 2016 

Energieerhaltungssatz


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Der Energieerhaltungs satz in der klassischen Physik sagt aus dass die Gesamt energie eines Systems durch Prozesse die ausschließlich innerhalb des Systems stattfinden nicht verändert werden kann. D.h. ist unmöglich innerhalb eines abgeschlossenen Systems Energie zu erzeugen bzw. zu vernichten. der Thermodynamik wird der Energieerhaltungssatz erster Hauptsatz genannt.

In anderen Worten ausgedrückt: Energie kann nicht aus dem Nichts entstehen kann auch nicht verschwinden. Verschiedene Energieformen (mechanische Wärme chemische Energie ) wandeln sich ineinander um. Die Umwandlung Energie in ihre unterschiedlichen Formen wird durch Elektrodynamik Mechanik Thermodynamik Quantenmechanik etc. beschrieben und bildet die Grundlage die meisten Vorgänge in der belebten und Natur.

Oftmals wird irrtümlich diese Umwandlung von mit dem Verlust von Energie identifiziert (man z.B. von Energieverbrauch). Dies ist im strengen Sinn aber unsinnig da z.B. ein Kraftfahrzeug keine Energie verbraucht (vernichtet) sondern lediglich chemische Energie in kinetische Energie und Wärme umwandelt. Was bei "energieverbrauchenden" tatsächlich passiert ist eine Erhöhung der Entropie irreversible Wärmeerzeugung. Die so erzeugte Wärmeenergie kann Konsequenz aus dem zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik nicht vollständig wieder in nutzbare Energie werden so dass ein Verlust an nutzbarer Energie entsteht.

Natürlich kann ein betrachtetes System Energie anderen Systemen austauschen z.B. durch Strahlung oder Wärmeleitung . Man spricht dann von einem offenen System . Der Energieerhaltungssatz gilt also nur in abgeschlossenen Systemen .
Es muss aber trotzdem die Kontinuitätsgleichung gelten. Sprich: "Die Energie die in offenes System hineinfliesst minus der Energie die verlässt muss gleich der Energieänderung des Systems

Die Heisenbergsche Unschärferelation der Quantenmechanik erlaubt aber dass die Energie eines für sehr kurze Zeitspannen spontan schwanken kann. Rahmen der Quantenmechanik gilt der Energieerhaltungssatz daher nicht uneingeschränkt.

Gemäß der Relativitätstheorie ist Energie der Masse äquivalent. Daher aus der Energieerhaltung die Massenerhaltung in der klassischen Mechanik und Chemie abgeleitet werden. Da die allgemeine Relativitätstheorie i.a. kein abgeschlossenes System definieren kann sie die Energieerhaltung nicht. Daher kann man nicht von der Erhaltung der Gesamtenergie im ausgehen.

Im Rahmen der Lagrange'schen klassischen Mechanik lässt sich beweisen dass die Energieerhaltung direkte Folge der Homogenität der Zeit ist d.h. es handelt sich nicht ein Axiom sondern tatsächlich um einen Satz. ist ein Spezialfall des Noether-Theorems welches aussagt dass aus jeder Invarianz eine Erhaltung folgt.




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